Βιοπληροφορική ανάλυση της επίδρασης των μεθυλιωτικών και απομεθυλιωτικών παραγόντων στις αλληλουχίες που επιδρά η αντίστροφη μεταγραφάση
Authors: Καραμάνος Ευθύμιος 
Published: May 2024

Η συγκεκριμένη μελέτη έγινε σε 2 στάδια. Το πρώτο αφορά την διαφορική κατανομή των αλληλουχιών που δρα η αντίστροφη μεταγραφάση στις νησίδες CpG καθώς και την επιδραση των LINEs, HERVs, Alus και SVAs, στην ανάπτυξη του καρκίνου και τη γονιδιωματική σταθερότητα. Η μελέτη αυτή μπορεί να παρέχει πολύτιμες γνώσεις για τους μηχανισμούς ογκογένεσης και να οδηγήσει σε νέες προσεγγίσεις για τη διάγνωση, την πρόληψη και τη θεραπεία του καρκίνου. Η ανάλυση πραγματοποιήθηκε με τη χρήση στατιστικής ανάλυσης (permutation analysis in R) μεταξύ των .bed αρχείων των ρετρομεταθετών (LINE-1, HERVs, ALUs, και SVAs) και των CpG νησίδων​​. Τα δεδομένα για τις LINEs, ALUs, HERVs, και SVAs αντλήθηκαν από τον UCSC Genome Browser, ενώ τα δεδομένα για τις CpG νησίδες από τον ιστότοπο http://www.haowulab.org/software/makeCGI/. Το σύνολο των καταχωρήσεων για τα LINEs ήταν 423,461, για τα ALUs 1,703,333, για τα HERVs 565,471, για τα SVAs 60,628, και για τις CpG νησίδες 126,878.Προέκυψαν ενδιαφέροντα στοιχεία σχετικά με τη συσχέτιση και τον εμπλουτισμό των ρετρομεταθετών LINEs, ALUs, HERVs, SVAs και των CpG νησίδων:Μελέτη LINEs και CpGs:Η στατιστική συσχέτιση μεταξύ CpGs και LINEs βάσει p-value και Z-score έδειξε μεγάλη σημασία, με τα LINEs να εμφανίζονται σε λιγότερα CpGs συνεπώς και σε υπερμεθυλιωμένες περιοχές απ' ό,τι αναμενόταν. Η ανάλυση εμπλουτισμού απέδειξε ότι οι κοινές περιοχές εμπλέκονται σε μονοπάτια υπεύθυνα για την ενζυμική καταλυτική και μεταφραστική δραστηριότητα όπως επίσης και ότι σχετίζονται κατά κύριο λόγο με μορφολογικές ανωμαλίες του κεντρικού νευρικού συστήματος. Μελέτη ALUs και CpGs: Ομοίως, η στατιστική συσχέτιση μεταξύ CpGs και ALUs έδειξε ότι τα ALUs συσχετίζονται με περισσότερα CpGs συνεπώς και με υπομεθυλιωμένες περιοχές απ' ό,τι αναμενόταν.Η ανάλυση εμπλουτισμού για τα ALUs-CpGs επικεντρώνεται σε διάφορες μοριακές λειτουργίες, περιλαμβάνοντας κατά κύριο λόγο την ικανότητα δέσμευσης πρωτεινών και ιόντων, όπως επίσης ότι σχετίζονται με την αυτοσωμική υπολειπόμενη κληρονομικότητα και ανωμαλίες των νευρόνων και των μυών. Μελέτη HERVs και CpGs: Παρατηρήθηκε μεγάλη στατιστική σημαντικότητα μεταξύ CpGs και HERVs, με τα HERVs να βρίσκονται σε λιγότερα CpGs από το αναμενόμενο συνεπώς και σε υπερμεθυλιωμένες περιοχές. Η ανάλυση εμπλουτισμού για τα HERVs-CpGs απέδειξε ότι εμπλέκονται σε μεταβολικές οδούς, όπως σε καταστάσεις στρες λόγω θρεπτικών συστατικών και συγκεκριμένες ασθένειες που σχετίζονται με τον μεταβολισμό. Μελέτη SVAs και CpGs: Συσχέτιση μεταξύ CpGs και SVAs αποκάλυψε ότι τα SVAs βρίσκονται σε περισσότερα CpGs από το αναμενόμενο συνεπώς και σε υπομεθυλιωμένες περιοχές. Η ανάλυση εμπλουτισμού για τα SVAs-CpGs έδειξε ότι εμπλέκονται σε διεργασίες βασικές για την οργανογένεση, όπως η οργάνωση και διχοτόμηση ενδοκυτταρικών οργανιδίων, πυρηνική διαίρεση, και μιτωτικό κυτταρικό κύκλο. Το 2ο κομμάτι της έρευνας περιέχει τα αποτελέσματα του ανάλυσης μετάθεσης (permutation analysis) για διάφορους τύπους καρκίνου, όπως ο καρκίνος στο στήθος (BRC), γλοιοβλάστωμα (GBM), καρκίνος της κεφαλής (HN), καρκίνος των πνευμόνων (LUAD), και καρκίνος των ωοθηκών (OV). Τα αποτελέσματα δείχνουν στατιστικά σημαντική αλληλοεπικάλυψη των CpG νησίδων με τις δίκλωνες θραύσεις σε όλους τους τύπους καρκίνου, βασιζόμενα σε p-value και Z-score. Συνολικά, αυτά τα αποτελέσματα προσφέρουν σημαντικές πληροφορίες για τη σχέση μεταξύ των ρετρομεταθετών και των CpG νησίδων και πως αυτή επηρεάζεται από διάφορες μοριακές λειτουργίες και σχετίζεται με διάφορους τύπους καρκίνου.