Характеристики взаимодействия miRNA c 5'UTR, CDS и 3'UTR mRNA кандидатных генов инфаркта миокарда и ишемической болезни сердца

  • D. Baizhigitova
  • Sh. A. Atambayeva
  • R. E. Niyazova
  • A. T. Ivashchenko Научно-исследовательский институт проблем биологии и биотехнологии, Казахский национальный университет имени аль-Фараби, Казахстан, г. Алматы

Аннотация

Изучение участия miRNA в регуляции экспрессии кандидатных генов инфаркта миокарда и ишемической болезни сердца будет способствовать разработке новых эффективных методов не инвазивной диагностики этих заболеваний. С применением программы MirTarget определения характеристик взаимодействия miRNA с mRNA получены следующие оригинальные результаты. 183 гена, участвуют в развитии инфаркта миокарда, из них 35 генов были связаны с 51 miRNAs в 5'UTR, 53 гена с 94 miRNA в CDS и 37 генов с 50 miRNAs в 3'UTR. 24 гена связывались только с одной miRNA в 5'UTR, 36 генов в CDS и 24 гена в 3'UTR. Оставшиеся mRNA генов, участвующие в развитии инфаркта миокарда, были связаны с двумя или более miRNA. Девять генов, контролируемые miRNAs были связаны в 5'UTR, 21 генов в CDS и 15 в 3'UTR. Большинство взаимодействий наблюдалось в CDS. Наибольшее количество сайтов связывания имели mRNA генов CXCR2 и FAIM2 в 3'UTR. Только три гена имели сайты связывания во всех регионах: AP3D1, GATA2, SEMA3F. Гены кандидаты инфаркта миокарда PDED4 регулировались 13-ю miRNA со свободной энергией связывания miRNA с mRNA -144 кДж/моль; гены ILF3, GATA2 регулировались пятью и тремя miRNA соответственно со свободной энергией связывания miRNA с mRNA -138 кДж/моль; гены TGFBR1 и AP3D1 регулировались шестью и пятью miRNAs со свободной энергией связывания miRNA с mRNA -136 кДж/моль и -140 кДж/моль соответственно. 174 гена, участвовали в развитии ишемической болезни сердца, 34 гена были связаны с 43 miRNAs в 5'UTR, 55 генов с 90 miRNAs в CDS и 35 генов с 53 miRNAs в 3'UTR. Из них 23 гена связывались только с одной miRNA в 5'UTR, 34 гена в CDS и 19 генов в 3'UTR. mRNA генов, участвующих в развитии ишемической болезни сердца, были связаны с двумя или более miRNA. Восемь генов, находящихся под контролем miRNAs, были связаны в 5'UTR, 20 генов в CDS и 15 в 3'UTR. mRNA гена THRA в 5'UTR, гена SMARCA4 в CDS и гена LDLR в 3'UTR имели наибольшее количество сайтов связывания. Наибольшее количество сайтов связывания располагались в 5'UTR. mRNA только двух генов CTCF и F2RL3 имели сайты связывания miRNA во всех областях. Гены кандидаты ишемической болезни сердца SMARCA4, TGFB1 и DOCK7 регулировались семью, пятью и двумя miRNA со свободной энергией связывания miRNA с mRNA -140 кДж/моль, -140 кДж/моль и -138 кДж/моль соответственно. Существуют гены, характерные только для одного субтипа: инфаркта миокарда - ADRB1, ILF3, GATA2, TGFBR1, AP3D1; ишемическая болезнь сердца - SMARCA4, DOCK7, CELSR2, TRIB1. Все вышеупомянутые ассоциации miRNA с mRNA могут быть использованы в качестве перспективных маркеров инфаркта миокарда и ишемической болезни сердца.
Ключевые слова: miRNA, mRNA, инфаркт миокарда, ишемическая болезнь сердца, гены кандидаты.

Литература

1 Bye A., Røsjø H, Nauman J., Silva G. et al. Circulating microRNAs predict future fatal myocardial infarction in healthy individuals // J Mol Cell Cardiol. - 2016. - Vol. 97 - P. 162-8. doi: 10.1016/j.yjmcc.2016.05.009.
2 Cheng M., An S., Li J. Identifying key genes associated with acute myocardial infarction // Medicine (Baltimore). - 2017. - Vol. 96(42). - P. 774. doi: 10.1097/MD.0000000000007741.
3 Xu H., Liu Y. Role of interleukin-10 gene polymorphisms in the development of coronary artery disease in Chinese population // Genet Mol Res. - 2015. - Vol. 14(4). - P.15869-75. doi: 10.4238/2015.
4 Tong Z., Li Q., Zhang J., et al. Association between interleukin 6 and interleukin 16 gene polymorphisms and coronary heart disease risk in a Chinese population // J Int Med Res. - 2013.- Vol. 41(4). P.1049-56. doi: 10.1177/0300060513483405.
5 Zheng YY, Xie X, Ma YT A novel polymorphism (901G > a) of C5L2 gene is associated with coronary artery disease in Chinese Han and Uyghur population // Lipids Health Dis. – 2013. - Sep 28. - 12:139. doi: 10.1186/1476-511X-12-139
6 Ravingerova T., Adameova A., Carnicka S., et al. The role of PPAR in myocardial response to ischemia in normal and diseased heart // Gen Physiol Biophys. - 2011. -Vol. 30(4). - P. 329-41. doi: 10.4149/gpb_2011_04_329.
7 Ravingerová T., Carnická S., Ledvényiová V., et al. Upregulation of genes involved in cardiac metabolism enhances myocardial resistance to ischemia/reperfusion in the rat heart // Physiol Res. - 2013. - Vol. 62. - Suppl 1:S151-63.
8 Chen Z., Li C., Lin K., et al. MicroRNAs in acute myocardial infarction: Evident value as novel biomarkers? // Anatol J Cardiol. 2018. - 19(2). - P. 140–147.
9 Corsten M., Dennert R., Jochems S., et al. Circulating MicroRNA-208b and MicroRNA-499 reflect myocardial damage in cardiovascular disease // Circ Cardiovasc Genet. - 2010. - Vol. 3(6). - P. 499-506. doi: 10.1161/CIRCGENETICS.110.957415.
10 Gidlöf O., Smith J., Miyazu K., et al. Circulating cardio-enriched microRNAs are associated with long-term prognosis following myocardial infarction // BMC Cardiovasc Disord. - 2013. - Vol. 13:12. doi: 10.1186/1471-2261-13-12.
11 Widera C., Gupta S., Lorenzen J., et al. Diagnostic and prognostic impact of six circulating microRNAs in acute coronary syndrome // J Mol Cell Cardiol. - 2011. - Vol. 51(5). - P. 872-5. doi: 10.1016/j.yjmcc.2011.07.011
12 Li C, Chen X, Huang J, Sun Q, Wang L Clinical impact of circulating miR-26a, miR-191, and miR-208b in plasma of patients with acute myocardial infarction // Eur J Med Res. – 2015. - Jun 5. – P. 20():58
13 D'Alessandra Y., Devanna P., Limana F., et al. Circulating microRNAs are new and sensitive biomarkers of myocardial infarction // J Eur Heart. - 2010. - Vol. 31 (22). - P. 2765-73. doi: 10.1093/eurheartj/ehq167.
14 Grabmaier U., Clauss S., Gross L. Diagnostic and prognostic value of miR-1 and miR-29b on adverse ventricular remodeling after acute myocardial infarction - The SITAGRAMI-miR analysis // Int J Cardiol. - 2017. - Vol. 244 - P. 30-36. doi: 10.1016/j.ijcard.2017.06.054.
15 Devaux Y., Mueller M., Haaf P., et al. Diagnostic and prognostic value of circulating microRNAs in patients with acute chest pain // J Intern Med. - 2015. - Vol. 277 (2). - P. 260-71. doi: 10.1111/joim.12183.
16 Coskunpinar E., Cakmak H., Kalkan A., et al. Circulating miR-221-3p as a novel marker for early prediction of acute myocardial infarction // Gene.- 2016. - Vol. 591 (1). - P. 90-96. doi: 10.1016/j.gene.2016.06.059.
17 Zhang Y., Cheng J., Chen F., et al. Circulating endothelial microparticles and miR-92a in acute myocardial infarction // Biosci Rep. - 2017. - Vol. 37(2). pii: BSR20170047. doi: 10.1042/BSR20170047.
18 Olivieri F., Antonicelli R., Lorenzi M., et al. Diagnostic potential of circulating miR-499-5p in elderly patients with acute non ST-elevation myocardial infarction // Int J Cardiol. - 2013. - Vol. 167(2). - P. 531-6. doi: 10.1016/j.ijcard.2012.01.075.
19 Zhang Y., Liu Y., Liu T., et al. Plasma microRNA-21 is a potential diagnostic biomarker of acute myocardial infarction // Eur Rev Med Pharmacol Sci. - 2016. - Vol.20(2). - P.323-9.
20 Zhu J., Yao K., Wang Q., et al. Circulating miR-181a as a Potential Novel Biomarker for Diagnosis of Acute Myocardial Infarction // Cell Physiol Biochem. - 2016. - Vol. 40(6). - P.1591-1602. doi: 10.1159/000453209.
21 Wang K., Zhao X., Liu Y., et al. Circulating MiR-19b-3p, MiR-134-5p and MiR-186-5p are Promising Novel Biomarkers for Early Diagnosis of Acute Myocardial Infarction // Cell Physiol Biochem. - 2016. - Vol.38(3). - P. 1015-29. doi: 10.1159/000443053.
22 Wang F., Long G., Zhao C.,et al. Atherosclerosis-related circulating miRNAs as novel and sensitive predictors for acute myocardial infarction // PLoS One. - 2014.- Vol. 9(9). - e105734. doi: 10.1371/journal.pone.0105734.
23 Londin E., Lohera P., Telonisa A.G., Quanna K., et al. Analysis of 13 cell types reveals evidence for the expression of numerous novel primate- and tissue-specific microRNAs // PNAS USA. - 2015. - Vol. 112, No. 10. - P. 1106-1115. doi: 10.1073/pnas.1420955112.
24 Ivashchenko A.T., Pyrkova A.Y., Niyazova R.Y., Alybayeva A., Baskakov K. Prediction of miRNA binding sites in mRNA // Bioinformation. - 2016. - Vol. 12, No. 4. - P. 237-240.
25 Kool E.T. Hydrogen bonding, base stacking, and steric effects in DNA replication // Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. - 2001. - Vol.30. - P. 1–22.
26 Leontis N.B., Stombaugh J., Westhof E. The non-Watson- Crick base pairs and their associated isostericity matrices // Nucleic Acids Research. - 2002. - Vol. 30, No. 16. - P. 3497–3531.
27 Пинский И., Лабейт З., Лабейт Д., Иващенко А. Характеристики взаимодействия miRNA c mRNA кандидатных генов сердечно-сосудистых заболеваний человека // Вестник КазНУ. Серия Биологическая – 2017. - №3 (72). - P. 54-69.

References
1. Bye A., Røsjø H, Nauman J., Silva G. et al. (2016) Circulating microRNAs predict future fatal myocardial infarction in healthy individuals. J Mol Cell Cardiol., vol. 97, p. 162-8. doi: 10.1016/j.yjmcc.2016.05.009.
2. Chen Z., Li C., Lin K., et al. (2018) MicroRNAs in acute myocardial infarction: Evident value as novel biomarkers? Anatol J Cardiol., vol. 19(2), p. 140–147. doi:10.14744/AnatolJCardiol.2017.8124
3. Cheng M., An S., Li J. (2017) Identifying key genes associated with acute myocardial infarction. Medicine (Baltimore), vol. 96(42), p. 774. doi: 10.1097/MD.0000000000007741.
4. Corsten M., Dennert R., Jochems S., et al. (2010) Circulating MicroRNA-208b and MicroRNA-499 reflect myocardial damage in cardiovascular disease. Circ Cardiovasc Genet.,vol. 3(6), p. 499-506. doi: 10.1161/CIRCGENETICS.110.957415.
5. Coskunpinar E., Cakmak H., Kalkan A., et al. (2016) Circulating miR-221-3p as a novel marker for early prediction of acute myocardial infarction. Gene, vol. 591 (1), p. 90-96. doi: 10.1016/j.gene.2016.06.059.
6. D'Alessandra Y., Devanna P., Limana F., et al. (2010) Circulating microRNAs are new and sensitive biomarkers of myocardial infarction. J Eur Heart, vol. 31 (22), p. 2765-73. doi: 10.1093/eurheartj/ehq167.
7. Devaux Y., Mueller M., Haaf P., et al. (2015) Diagnostic and prognostic value of circulating microRNAs in patients with acute chest pain. J Intern Med, vol. 277 (2), p. 260-71. doi: 10.1111/joim.12183.
8. Gidlöf O., Smith J., Miyazu K., et al. (2013) Circulating cardio-enriched microRNAs are associated with long-term prognosis following myocardial infarction. BMC Cardiovasc Disord., vol.13:12. doi: 10.1186/1471-2261-13-12.
9. Grabmaier U., Clauss S., Gross L. (2017) Diagnostic and prognostic value of miR-1 and miR-29b on adverse ventricular remodeling after acute myocardial infarction - The SITAGRAMI-miR analysis, Int J Cardiol., vol. 244, p. 30-36. doi: 10.1016/j.ijcard.2017.06.054.
10. Ivashchenko A.T., Pyrkova A.Y., Niyazova R.Y., Alybayeva A., Baskakov K. (2016) Prediction of miRNA binding sites in mRNA. Bioinformation, vol. 12, No. 4, p. 237-240.
11. Kool E.T. (2001) Hydrogen bonding, base stacking, and steric effects in DNA replication. Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure, vol.30, p. 1–22.
12. Leontis N.B., Stombaugh J., Westhof E. (2002) The non-Watson- Crick base pairs and their associated isostericity matrices. Nucleic Acids Research, vol. 30, no. 16, p. 3497–3531.
13. Li C., Chen X., Huang J., et al. (2015) Clinical impact of circulating miR-26a, miR-191, and miR-208b in plasma of patients with acute myocardial infarction. Eur J Med Res., vol. 20 (1), p. 58. doi:10.1186/s40001-015-0148-y
14. Londin E., Lohera P., Telonisa A.G., Quanna K., et al. (2015) Analysis of 13 cell types reveals evidence for the expression of numerous novel primate- and tissue-specific microRNAs. PNAS USA, vol. 112, no. 10, p. 1106-1115. doi: 10.1073/pnas.1420955112.
15. Olivieri F., Antonicelli R., Lorenzi M., et al. (2013) Diagnostic potential of circulating miR-499-5p in elderly patients with acute non ST-elevation myocardial infarction. Int J Cardiol., vol. 167(2), p. 531-6. doi: 10.1016/j.ijcard.2012.01.075.
16. Pinskij I., Labejt Z., Labejt D., Ivashhenko A. (2017) Kharakteristiki vzaimodeystviya miRNA c mRNA genov serdechno-sosudistyh zabolevaniy cheloveka [Characteristics of miRNA interaction with mRNAs of candidate genes of human cardiovascular diseases]. Experimental Biology., no.3, vol.72, pp. 54-69.
17. Ravingerova T., Adameova A., Carnicka S., et al. (2011) The role of PPAR in myocardial response to ischemia in normal and diseased heart. Gen Physiol Biophys., vol. 30(4), p. 329-41. doi: 10.4149/gpb_2011_04_329.
18. Ravingerová T., Carnická S., Ledvényiová V., et al. (2013) Upregulation of genes involved in cardiac metabolism enhances myocardial resistance to ischemia/reperfusion in the rat heart. Physiol Res., vol. 62, suppl. 1, s151-63.
19. Tong Z., Li Q., Zhang J., et al. (2013) Association between interleukin 6 and interleukin 16 gene polymorphisms and coronary heart disease risk in a Chinese population. J Int Med Res., vol. 41(4), p.1049-56. doi: 10.1177/0300060513483405.
20. Wang F., Long G., Zhao C.,et al. (2014) Atherosclerosis-related circulating miRNAs as novel and sensitive predictors for acute myocardial infarction. PLoS One, vol. 9(9), e105734. doi: 10.1371/journal.pone.0105734.
21. Wang K., Zhao X., Liu Y., et al. (2016) Circulating MiR-19b-3p, MiR-134-5p and MiR-186-5p are Promising Novel Biomarkers for Early Diagnosis of Acute Myocardial Infarction. Cell Physiol Biochem., vol.38(3), p. 1015-29. doi: 10.1159/000443053.
22. Widera C., Gupta S., Lorenzen J., et al. (2011) Diagnostic and prognostic impact of six circulating microRNAs in acute coronary syndrome. J Mol Cell Cardiol., vol.51(5), p.872-5. doi: 10.1016/j.yjmcc.2011.07.011.
23. Xu H., Liu Y. (2015) Role of interleukin-10 gene polymorphisms in the development of coronary artery disease in Chinese population. Genet Mol Res., vol. 14(4)., p.15869-75. doi: 10.4238/2015.
24. Zhang Y., Liu Y., Liu T., et al. (2016) Plasma microRNA-21 is a potential diagnostic biomarker of acute myocardial infarction. Eur Rev Med Pharmacol Sci.,vol.20(2), p.323-9.
25. Zhang Y., Cheng J., Chen F., et al. (2017) Circulating endothelial microparticles and miR-92a in acute myocardial infarction. Biosci Rep., vol. 37(2). pii: BSR20170047. doi: 10.1042/BSR20170047.
26. Zheng YY, Xie X, Ma YT A novel polymorphism (901G > a) of C5L2 gene is associated with coronary artery disease in Chinese Han and Uyghur population // Lipids Health Dis. 2013 Sep 28;12:139. doi: 10.1186/1476-511X-12-139
27. Zhu J., Yao K., Wang Q., et al. (2016) Circulating miR-181a as a Potential Novel Biomarker for Diagnosis of Acute Myocardial Infarction. Cell Physiol Biochem., vol. 40(6), p.1591-1602. doi: 10.1159/000453209.
Опубликована
2018-11-17
Как цитировать
BAIZHIGITOVA, D. et al. Характеристики взаимодействия miRNA c 5'UTR, CDS и 3'UTR mRNA кандидатных генов инфаркта миокарда и ишемической болезни сердца. Experimental Biology, [S.l.], v. 76, n. 3, p. 62-82, nov. 2018. ISSN 2617-7498. Доступно на: <http://bb.kaznu.kz/index.php/biology/article/view/1340>. Дата доступа: 16 dec. 2018
Раздел
МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ И ГЕНЕТИКА

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

Особенность: этот модуль требует, что бы был включен хотя бы один модуль статистики/отчетов. Если ваши модули статистики возвращают больше одной метрики, то пожалуйста также выберите главную метрику на странице настроек сайта администратором и/или на страницах настройки управляющего журналом.