今天我带来的是一篇东南大学团队的最新研究，严格意义上来说，这是一篇偏基础的研究。该研究探讨了宫颈癌进展中的关键lncRNA 并揭示参与宫颈癌发展的分子机制。
为什么我要给大家分享这篇文章呢？
主要原因是这篇文章的生信部分做的非常精彩，称得上是点睛之笔。
单基因研究最关键的是什么呢？
那就是如何筛选靶标基因！
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这篇文章正是通过转录组测序、WGCNA以及10种机器学习模型筛选到了最终的目标基因CARMN，逻辑链条完整，非常值得借鉴，有发表高质量文章需求的宝子可以参考哦~我不仅可以为大家提供专业的生信分析服务，课题思路设计也能帮你一站式解决哦，欢迎来call~
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题目：通过自噬通量阻断和MAPK级联抑制对宫颈癌中CARMN及其抗肿瘤功能进行转录和转录后调控
发表时间：2024.11
研究背景
LncRNA在多种肿瘤，包括宫颈癌（CC），中发挥重要作用。然而，关于lncRNA全基因组改变及其在宫颈癌中的功能的研究有限。本研究旨在探索CC进展中的关键lncRNA，揭示CC发展的分子机制。
研究方法
1）使用转录组测序和WGCNA网络分析了30个CC、宫颈上皮内瘤变（CIN）和正常（NOR）的组织，以建立与NOR-CIN-CC过渡相关的基因模块。
2）使用机器学习诊断模型来研究lncRNA在这一转变中的作用。
3）通过分子生物学实验阐明了CARMN在CC中的潜在机制，重点研究了其对CC异常表达的转录和转录后调控。
主要结果
1. 基于转录组的WGCNA结合机器学习确定了与NOR-CIN-CC转换相关的枢纽lncRNA CARMN
使用RNA-seq测定了组织（每组n = 10）的转录组表达谱。通过WGCNA共鉴定出34个模块，其中20个模块与NOR-CIN-CC转变显著相关。Blue模块与CC进展的相关性最强。通过特征基因邻接分析将Blue和lightyellow模块聚类在一起，并对这两个模块的基因进行了功能富集分析。
作者假设，可能存在一些TF通过调节常见的必要枢纽基因将这两个模块（Blue和lightyellow）连接起来。于是构建了两个模块之间的mRNA/lncRNA-TF相互作用网络。
基于组间鉴定的差异表达lncRNA，将在NOR-CIN-CC转换过程中持续差异表达的基因与WGCNA鉴定的关键lncRNA取交集。产生了9个与宫颈癌发生高度相关且持续下调的lncRNA (LINC01016、NR2F2-AS1、CARMN、MAGI2-AS3、MIR100HG、WDFY3-AS2、LINC00632、ADAMTS9-AS2和MEG8)，用于进一步分析。
为了进一步研究9种候选lncRNA在CC进展中的相对贡献，使用10种机器学习模型来评估这些lncRNA在不同CC组中的相对重要性。通过AUC比较，在10个模型中，Lightgbm、KNN和XGBOOST的诊断性能最好。在这三种模型中，CARMN在正常、CIN1和CIN2组中的重要性始终排在前三名，表明CARMN可以作为CC进展的生物标志物。
最后，作者通过qPCR验证了CARMN在原始30个和另外83个宫颈组织中的表达。
2. CARMN在CC中起抑癌作用
为了研究CARMN在CC中的作用，使用慢病毒载体构建了稳定高表达的CARMN细胞。CARMN过表达可降低CC细胞的增殖能力、迁移和侵袭能力。但过表达CARMN的CC细胞凋亡率的绝对增加并不明显（小于2%）。因此，推测CARMN可能不会显著促进CC细胞的凋亡。此外，通过反义寡核苷酸（ASO）处理实现了CARMN的敲低。在HeLa中，与NC组相比，CARMN敲低的细胞增殖率上调，迁移和侵袭能力增强。此外，敲低CARMN可降低CC细胞的凋亡率。
为了进一步研究CARMN在体内的作用，将HeLa-CARMN和-NC细胞皮下注射到裸鼠体内，建立异种移植肿瘤模型。CARMN组异种移植物的肿瘤体积和重量明显小于NC组。
3. CARMN通过ROS/Akt/mTOR通路触发自噬通量阻断
通过宫颈组织WGCNA分析获得的蓝色和浅黄色模块的KEGG富集分析显示，PI3K-Akt通路显著富集。通过对HeLa-CARMN和-NC细胞的转录组分析，探索了CARMN的下游靶点，并确定PI3K-Akt通路是最显著富集的通路之一。
接下来，通过免疫组化、WB显示、流式细胞术、菌落形成实验等探讨Akt/mTOR通路在CARMN抗肿瘤作用中的作用。透射电子显微镜（TEM）发现，与对照组相比，CARMN组的自噬体水平显著增加。进一步研究发现CARMN通过负向调节Akt/mTOR信号通路触发自噬通量阻断。
4. CARMN通过阻止Nrf2核易位提高ROS水平
鉴于已有研究报道ROS升高可抑制Akt磷酸化并诱导自噬，作者提出CARMN可能通过调节ROS水平影响自噬。经ROS抑制剂NAC处理后，CARMN诱导的显著下调的p-Akt和p-mTOR的表达恢复到正常水平，表明CARMN可能通过ROS/Akt/mTOR信号通路诱导细胞自噬通量阻断。
已有研究表明，Keap1-Nrf2-抗氧化反应元件（ARE）信号通路通过调节ROS水平维持细胞内氧化还原稳态。为了确定Keap1/Nrf2复合物是否参与CARMN过表达细胞的ROS生成，作者检测了它们的表达。结果表明，CARMN可能通过促进细胞质中Keap1和Nrf2之间更强的关联来促进泛素化介导的Nrf2降解。
5. CARMN抑制了CC中MAPK13介导的MAPK级联
探讨MAPK通路在CARMN抗肿瘤作用中的作用。结果显示，CARMN过表达显著抑制CC细胞MAPK级联的四个分支（ERK5、p-JNK、p-p38和p-ERK1/2）的表达
6. CC中CARMN的转录失调
为了揭示CC中CARMN减少的分子机制，研究人员确定了转录和转录后调控因子。结果表明CARMN启动子多态性rs12517403减弱了SP1的结合亲和力，导致CARMN在转录水平上的表达降低，从而增加了CC的风险。
7. CARMN在CC中的转录后调控
最后探讨了CARMN的转录后调控机制。
图片展示
基于转录组的WGCNA分析确定了与NOR-CIN-CC转换相关的枢纽lncRNA CARMN
CARMN在独立于miR-143/145的CC细胞中发挥抗肿瘤作用
CARMN通过抑制Akt/mTOR通路诱导自噬通量阻断
CARMN通过抑制Nrf2的核易位来抑制Akt/mTOR通路，从而提高ROS水平
CARMN通过抑制MAPK13的转录激活，使MAPK13介导的MAPK级联失活
CC中CARMN下调的转录后机制
CARMN通过抑制Akt-mTOR和MAPK信号通路在CC进展中发挥抗癌作用。rs12517403和YBX1/DHX9复合体是影响其在CC细胞中转录和稳定性的关键机制。CARMN是一种有前景的CC诊断和治疗靶点的生物标志物。
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