章毅教授团队构建了GLP-1受体激动剂保护β细胞的内源性RNA竞争(ceRNA)网络

2020年9月糖尿病领域期刊World Journal of Diabetes(IF=3.763)在线发表了山西医科大学基础医学院章毅教授团队题为“Analysis of long noncoding RNA-associated competing endogenous RNA network in glucagon-like peptide-1 receptor agonist-mediated protection in β cells”的研究报告。该研究采用大鼠基因芯片技术，通过生物信息学分析，构建了GLP-1受体激动剂保护β细胞的内源性RNA竞争(ceRNA)网络。

2型糖尿病(T2DM)患者β细胞功能受损、数量减少，导致胰岛素分泌不足、血糖升高，迫切需要一种阻断β细胞凋亡、恢复β细胞功能的方法。胰高血糖素样肽-1受体激动剂(GLP-1RA)是一种很有前景的抗糖尿病药物，已被证明可通过葡萄糖依赖的方式增强胰岛素分泌，降低血糖水平，且不存在低血糖的风险。此外，有研究表明GLP-1RA可以防止β细胞的过早凋亡并促进其功能。最近的研究报道，从栀子中提取的栀子苷是一种新型GLP-1RA，对阿尔茨海默氏病、肥胖相关心脏损伤、心肌缺血等人类疾病具有多重保护作用。课题组前期研究发现，京尼平苷通过刺激GLP-1受体，增强胰岛素分泌，促进细胞增殖，降低β细胞凋亡率。

长链非编码RNA (lncRNA)是长于200个核苷酸的转录本，不编码蛋白质，lncRNAs通过与microRNAs (miRNAs)竞争来调节mRNA的表达。lncRNAs、miRNAs和mRNA之间的竞争被称为内源性ceRNA机制，广泛参与多种生物学过程，包括胰岛素信号转导，可能影响糖尿病的发展。目前，GLP- 1RA在β细胞中的保护作用机制已被广泛研究，但其与mRNA和lncRNA的潜在关系尚未探索。

在本研究中，课题组采用大鼠基因芯片技术筛选经京尼平苷处理的β细胞中差异分子，鉴定了308个差异lncRNA和128个差异 mRNA。GO和KEGG通路富集分析显示，差异基因主要参与了G蛋白偶联受体信号通路、炎症反应、钙信号通路、细胞增殖的正调控、ERK1和ERK2级联反应等。利用STRING数据库和Cytoscape插件CytoHubba筛选得到Pomc、Htr2a和Agtr1a三个hub mRNA。SwissTargetPrediction数据库进一步验证了这一结果。根据基因表达水平的Pearson系数确定了7个lncRNA (NONRATT027738、NONRATT027888、NONRATT030038等)与3个hub mRNA (Pomc、Htr2a和Agtr1a)共表达。这些lncRNA通过ceRNA机制与6个miRNA (rno-miR-5132-3p、rno-miR-344g、rno-miR-3075等)竞争，从而调控hub mRNA功能。进一步分析表明，lncRNA NONRATT027738与三个hub mRNA均相互作用，表明其在ceRNA网络中处于核心位置。

图1. 差异mRNA的GO功能和KEGG通路富集分析 

图2. CytoHubba筛选得到hub mRNA 

图3. 构建关键lncRNA与Pomc、Htr2a和Agtr1a 的ceRNA网络

本研究发现了关键的lncRNA和mRNA，并重点介绍了它们如何通过ceRNA机制相互作用，介导GLP-1RA在β细胞中的保护作用。山西医科大学基础医学院章毅教授为本研究的通信作者，崔丽娟为本研究论文的第一作者，该研究项目得到国家自然科学基金和山西省青年基金的支持。