外显子跳跃作为结直肠癌的潜在诊断生物标志物：一项整合表观基因组学与转录组学的分析

《Human Genomics》：Exon skipping as a potential diagnostic biomarker in colorectal cancer: an integrated epigenomic-transcriptomic analysis?

结直肠癌中纳米孔测序揭示MYH11基因外显子丢失及RNA修饰与剪接调控关联。方法：通过肿瘤/正常组织纳米孔测序及TCGA队列验证发现外显子ENSE00001632812在肿瘤中显著丢失。结构分析显示该区域存在旋转分歧。整合分析流程揭示潜在调控对。

摘要

背景

结直肠癌（CRC）是全球第三大常见癌症。可变剪接通过产生异常转录本在CRC的肿瘤发生过程中起着重要作用。然而，RNA修饰对剪接的调控影响仍知之甚少，这主要是由于技术上的困难。纳米孔直接RNA测序技术通过同时检测RNA修饰和可变剪接事件（ASEs）解决了这一问题。

方法

我们对北京医院手术切除的肿瘤组织和正常组织进行了纳米孔直接RNA测序。系统地识别了与CRC相关的差异性RNA修饰位点和ASEs。为了验证关键发现，我们使用了癌症基因组图谱（TCGA）中的大型患者队列，并使用AlphaFold3预测了3D蛋白质结构。然后使用TM-align对这些预测结构进行了比较。通过潜在顺式调控对的预测建模，探讨了RNA修饰与剪接之间的调控关系。同时，也对剪接事件进行了验证。

结果

与MYH11-203亚型相比，MYH11基因的MYH11-201转录本包含一个额外的外显子（ENSE00001632812）。生物信息学分析和实验验证都证实了这个外显子在肿瘤组织中经常丢失。这一发现也在TCGA队列中得到了进一步验证，表明肿瘤组织中外显子跳跃现象较为普遍。这些结果表明，ENSE00001632812的外显子跳跃是一个与CRC发病机制相关的有前景的生物标志物。值得注意的是，该外显子的PF00063结构域与多个肿瘤抑制基因和癌基因结构域相互作用，表明其具有功能重要性。结构分析显示，在一个假定的C端跨膜结构域区域存在明显的旋转差异。此外，我们利用纳米孔测序技术探讨了可变剪接和RNA修饰之间的潜在相互作用。我们实现了一个综合分析工作流程（可在https://github.com/lelelililele/Nanopore-ASEs-and-RNA-modification获取），结合了修饰检测和剪接分析工具，以研究CRC中的RNA修饰相关酶和剪接相关蛋白。

结论

这项初步研究利用纳米孔直接RNA测序技术来表征CRC中的外显子跳跃事件和RNA修饰。我们确定MYH11外显子ENSE00001632812的跳跃是一个有潜力的未来诊断研究候选指标。通过整合修饰数据和剪接数据，我们发现了值得进一步功能研究的潜在调控对。虽然我们的发现为CRC的分子机制提供了新的见解，但在独立的大规模队列中进行广泛的验证和功能测试对于确认这些目标的诊断效用和机制作用至关重要。

图形摘要