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1、思路具有创新性：提出了多组学数据整合、前瞻性和纵向研究，以及RNA编辑生物标记物在PCOS精准医疗中的应用。
2、多组织RNA编辑分析：研究不局限于单一组织，而是涵盖了多种组织样本，为PCOS的异质性提供了更全面的视角。
3、机器学习技术的利用：通过随机森林等机器学习模型，筛选出对PCOS表型有预测价值的RNA编辑事件。
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题目：多囊卵巢综合症中EIF2AK的RNA编辑失调: 临床意义和功能影响
杂志：BMC Medicine
影响因子：IF=7.0
发表时间：2024年06月10日
后台回复“888”获取原文献，编号240825
研究背景
多囊卵巢综合征（Polycystic Ovary Syndrome, PCOS）与多种长期并发症相关，如系统性炎症、2型糖尿病和心理健康障碍等。尽管PCOS流行病学调查显示对女性健康的影响很大，但其病因尚不清楚，可能涉及遗传、胰岛素抵抗和慢性炎症等因素。而表观遗传学在理解基因-环境相互作用中很重要，DNA甲基化模式的变化、组蛋白修饰和非编码RNA都可能在PCOS的病理生理中发挥作用。
研究思路
作者通过收集和分析PCOS患者及对照组的多组织样本的转录组数据，识别了与PCOS相关的RNA编辑事件。并利用生信工具和实验验证的方法，揭示了这些编辑事件，可能通过影响基因表达和细胞功能来参与PCOS的发病机制，尤其是通过ADAR酶介导的RNA编辑对EIF2AK2表达的调控作用。
数据来源
主要结果
1.多囊卵巢综合征患者不同组织类型的A-to-I RNA编辑失调
研究者通过比对、映射识别了A-to-I RNA编辑事件，记录了编辑位点的基因组位置和编辑水平（图1）。结果表明，不同组织和数据集中的RNA编辑事件数量存在显著差异，暗示了RNA编辑的异质性，并强调了跨组织分析的重要性（图2A）。
图1 分析流程图
利用广义线性模型识别了PCOS与对照组之间的差异性RNA编辑事件，发现这些事件大多位于3'-非编码和内含子区域，可能参与了基因表达的调控（图2B）。
研究者进一步聚焦于多个数据集中共享的DRE事件，结果识别出84个关键DRE事件，这些事件至少在三个数据集中被观察到，其中六个关键DRE事件在四个或更多数据集中一致出现（图2C-H）。
图2 通过对公开的多囊卵巢综合症队列进行表观转录组学分析，确定了多种组织的A-to-I RNA编辑特征
2.PCOS公共转录组数据集中的差异编辑基因
研究者对公共PCOS RNA-Seq数据集中的DEGs进行了比较，以识别跨多个组织中常见的DEGs。随后通过富集分析，探索了这些480个常见DEGs的潜在功能，结果表明这些基因主要参与细胞对凋亡、NOD样受体信号通路、RNA结合等（图3A，B）。
图3 多个组织/队列中 PCOS 和对照之间差异编辑的基因
3.对照组和多囊卵巢综合征患者的血液 RNA 编辑谱
研究者分析了对照组和PCOS患者血液样本中的基因表达和RNA编辑差异。发现在所有血液样本中，3′-UTR的编辑事件最为常见（58.2%），其次是内含子（28.5%）和错义变异（6.1%）（图4A和4B）。通过SIFT预测，有382个错义编辑事件可能具有有害性（图4C）。值得注意的是，大多数编辑事件位于Alu重复元件中（图4D）。在所有样本中，共观察到14,565个编辑事件，涉及2228个编辑基因，并通过Venn图比较了对照组和PCOS之间的编辑事件和编辑基因（图4E, F）。
图4 多囊卵巢综合征患者外周血 A-to-I RNA 编辑谱
4.PCOS患者及对照组外周血中枢纽 RNA 编辑模块的鉴定
研究者通过GLM方法确定了798个差异性RNA编辑事件，其中3′-UTR变异最为丰富（75.4%），其次是内含子变异（18.3%），并发现了14个错义编辑事件（图5A-C）。主成分分析显示两组样本可以明显区分（图5D）。KEGG分析显示与病毒感染、免疫反应和细胞过程相关的通路显著富集（图5E）。GO分析表明，最丰富的生物学过程是中性粒细胞脱颗粒和先天免疫反应。此外，发现在血液样本和公共数据集中的多组织PCOS队列中，有共同的DRE富集通路（图5F）。
图5 多囊卵巢综合征患者外周血 A-to-I RNA 差异编辑研究
随后通过聚类树状图（图6A）展示了血液样本中差异编辑事件的聚集情况，而共编辑模块的特征基因邻接热图（图6B）揭示了这些编辑事件之间的关系。其中，绿松石模块与PCOS显著相关。Cytoscape识别了十大节点（DRE事件）作为关键的差异性编辑事件（图6D）。这些关键DRE事件的编辑水平在血液样本中全部位于3'-UTR（图6E）。预测有44个RBPs可能与这些事件结合，其中HNRNPDL则可能与五个血液DRE事件结合（图6F, G）。
图6 PCOS血液中差异性 A-to-I RNA 编辑事件的WGCNA分析
5.枢纽DRE事件与临床特征的相关性及事件 EIF2AK2: chr2:37,100,559的鉴定
研究者分析了六个临床激素指标与枢纽DRE事件的相关性。发现四个位点与LH和LH/FSH水平相关。特别是EIF2AK2:chr2:37,100,559位点显示出RNA编辑水平与基因表达之间的正相关（图7A-C）。验证队列也显示了PCOS个体中EIF2AK2:chr2:37,100,559的编辑水平和EIF2AK2的表达水平升高（图7D, E）。在小鼠模型中，Eif2ak2基因在产前雄激素化的卵巢样本中表达水平显著更高（图7F）。
图7 ADAR 介导的 EIF2AK2: chr2:37,100,559枢纽 DRE 事件的功能验证
6.EIF2AK2基因在多囊卵巢综合征中的潜在功能
研究者通过分析公共数据集PRJNA554006发现，EIF2AK2过表达导致123个基因表达差异，其中55个下调，68个上调。富集分析显示这些基因主要涉及脂质和动脉粥样硬化、弓形体病等（图8B-D）。尤其是三个热休克蛋白家族A基因在这些通路中重叠，并在EIF2AK2基因敲除的A549肺上皮细胞中显著下调，在HeLa细胞中HSPA1A和HSPA1B表现出显著的相反变化（图8E-I）。KEGG分析表明这些基因主要参与抗原处理和呈现、雌激素信号通路和MAPK信号通路（图8J）。PPI网络分析显示了EIF2AK2与MAPK通路相关基因之间的相互作用（图8L-K）。
图8 EIF2AK2在多囊卵巢综合征中作用的功能探讨
文章小结
本文综合运用了统计模型（如GLM）、WGCNA、双荧光素酶报告基因检测、qPCR、Sanger测序、富集分析、GSEA和PPI网络分析等技术方法，以揭示多囊卵巢综合症患者中RNA编辑的模式及其与疾病表型的关联。该研究不局限于单一组织，而是跨多个组织类型分析了RNA编辑在PCOS中的模式；并深入探讨了EIF2AK2基因的RNA编辑事件，研究了其在PCOS中的潜在功能，尤其是通过MAPK信号通路的调控作用，这是之前研究中较少关注的。看完这篇文章，你是否觉得收获到一些新思路呢？如果您在文章选题、路线选择上遇到任何问题欢迎来找阿星，阿星这里不仅有最新的研究热点，还有简单易复刻的“套路”，快来联系阿星吧！阿星会为您提供细致的讲解与服务哒！
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