多组学数据整合分析探究肝细胞癌相关RNA编辑位点及其功能影响

Endogenous RNA editing can drastically increase the diversity of RNA transcripts, and recently become a new research highlight. Hepatocellular carcinoma (HCC) is a kind of malignant tumor with high mortality. Investigating the impact of RNA editing in HCC patients may help to further reveal the pathogenic mechanisms of HCC. Current research about RNA editing in HCC focused on the regulation of RNA editing by upstream enzyme, such as ADARs, but lack of research on the influence of RNA editing on downstream RNA regulation systems. This project intends to identify HCC related RNA editing sites by integrating multiple omics data with bioinformatics method, using 373 HCC tumor samples and 50 normal tissues adjacent to tumor which obtained from TCGA program. In this study, we will deeply analyze the influence of HCC related RNA editing on downstream regulation system, including the effect on protein activity, alternative splicing and miRNA regulation. Based on clinical information of HCC patients, this research will identify new biomarkers for clinical diagnosis and treatment, with discovering key cancerous signaling pathways. At last, the result obtained by high throughput screening methods would be validated by biological experiment, including the confirmation of HCC related RNA editing sites, the verification of its biological function and clinical effect. The execution of this proposal will provide a comprehensive data resource of HCC related RNA editing for following studies to some extent, and provide theoretical support for the study of the pathogenic mechanism of HCC, thus contributes to the diagnostic and therapeutic biomarker identification for HCC patients.

内源性RNA编辑可大幅度增加转录本多样性，近年来成为研究新热点。肝细胞癌（HCC）是一类高致死性恶性肿瘤，在HCC中研究RNA编辑有助于进一步揭示HCC致病机制。目前HCC相关RNA编辑研究主要关注上游ADARs酶对RNA编辑的调控，而对RNA编辑影响的下游生物调控涉及较少。本项目拟利用TCGA计划373个HCC肿瘤和50个癌旁正常组织，利用生物信息学方法整合多组学数据筛选HCC相关RNA编辑位点，并深度剖析HCC相关RNA编辑影响的下游RNA调控过程，包括对蛋白活性、可变剪切和miRNA调控的影响。同时结合HCC患者临床信息，识别HCC诊疗相关编辑靶点及其参与的癌症信号通路，最后利用生物实验对高通量结果进行验证，包括HCC相关RNA编辑位点确认、功能学及诊疗效果验证。该项目的执行可为后续HCC中RNA编辑影响的下游调控研究提供较全面的数据资源，为HCC致病机制和诊疗靶点研究提供理论支持。

内源性RNA编辑可大幅度增加转录本多样性，近年来成为研究新热点。肝细胞癌（HCC）是 一类高致死性恶性肿瘤，在HCC中研究RNA编辑有助于进一步揭示HCC致病机制。目前HCC相关RNA编辑研究主要关注上游ADARs酶对RNA编辑的调控，而对RNA编辑影响的下游生物调控涉及较少，并且缺乏HCC中RNA编辑的全基因组分布模式研究。.本研究利用来自TCGA计划的373个HCC肿瘤和50个癌旁正常组织样本，利用生物信息学方法整合DNA突变，RNA测序，单核苷酸多态（SNP）数据，在HCC中总共识别到19,431个RNA编辑位点。分析这些编辑位点全基因组分布发现其倾向于A-to-I编辑类型，并倾向位于3’UTR区域。比较HCC患者的HCC相关风险基因DNA突变和RNA编辑事件，揭示风险基因的RNA编辑可能是DNA突变的补充事件，即风险基因DNA突变率低的患者，其RNA编辑率更高。通过比较正常肝脏样本RNA编辑事件，我们识别到454个HCC相关RNA编辑位点（包括264个HCC获得、166个HCC丢失、24个HCC异常编辑位点），发现一些HCC相关编辑位点位于同一个基因区域，并且同一基因不同区域HCC相关RNA编辑中，89.04%显示出相同的编辑模式（即均为HCC获得，或HCC丢失，或HCC异常）。功能学分析揭示2086个编辑位点可能具有潜在功能影响，其中554，30，1356和163个编辑位点分别影响蛋白编码，可变剪切，miRNA靶基因调控及基因表达。HCC相关RNA编辑位点中，46个具有潜在功能影响的位点可以用于区分HCC患者预后，显示出临床价值。我们识别到的A-to-I RNA编辑位点大部分是已知编辑位点，87.11%存储于RADAR数据库，并且部分RNA编辑位点在肝癌细胞系也得到验证。我们的结果可为后续HCC中RNA编辑影响的下游调控研究提供较全面的数据资源，为HCC致病机制和治疗靶点研究提供理论支持。此外，我们拓展研究了心肌细胞分化过程RNA编辑模式，识别到心肌细胞分化阶段关键的RNA编辑事件。