低線量電離放射線に曝露されたマウスPBMCの免疫応答におけるlncRNAの役割の統合的解析

Integrative Analysis for the Roles of lncRNAs in the Immune Responses of Mouse PBMC Exposed to Low-Dose Ionizing Radiation.

• Zhenhua Qi
• Sitong Guo
• Changyong Li
• Qi Wang
• Yaqiong Li
• Zhidong Wang

抄録

低線量電離放射線（LDIR）が免疫ホルミシスの特性を示す様々な免疫応答を調節することはよく知られています。メッセンジャーRNA（mRNA）およびロングノンコーディングRNA（lncRNA）の発現の変化は、これらのLDIR応答の重要な基盤となると考えられていた。しかし、LDIR誘導免疫応答に関与するlncRNAは、これまでほとんど報告されておらず、その機能や分子機構は明らかにされていなかった。ここで、我々はマイクロアレイプロファイリングを用いて、単回（0.5Gy×1）および慢性（0.05Gy×10）低線量γ線（Co）を照射したBALB/cマウスのlncRNAを同定した。その結果、単回のLDIRでは8274個のlncRNAと7240個のmRNAが、慢性LDIRでは2077個のlncRNAと796個のmRNAが変化していた。これらのアップレギュレーションされたmRNAの生物学的機能をGene Ontology機能解析とパスウェイエンリッチメント解析を用いて解析したところ、両群ともに免疫プロセスと免疫シグナル伝達経路に有意に富化していた。その後、これらの免疫シグナル伝達経路の制御に関与するlncRNAをスクリーニングし、lncRNAs-mRNAs共発現ネットワークを用いてそれらの潜在的な機能を検討したところ、免疫シグナル伝達経路の制御に関与するlncRNAは、免疫シグナル伝達経路の制御に関与していることが明らかになりました。本研究は、LDIRの単一応答と慢性応答におけるlncRNAを網羅的に同定し、LDIR誘導免疫シグナル伝達経路における異なるlncRNAの発現パターンの関与を明らかにした初めての研究である。これらのlncRNAに関する更なる系統的な研究により、LDIRによって変調された免疫ホルミシス反応の理解に新たな知見が得られることでしょう。

It is well accepted that low-dose ionizing radiation (LDIR) modulates a variety of immune responses that have exhibited the properties of immune hormesis. Alterations in messenger RNA (mRNA) and long noncoding RNA (lncRNA) expression were to crucially underlie these LDIR responses. However, lncRNAs in LDIR-induced immune responses have been rarely reported, and its functions and molecular mechanisms have not yet been characterized. Here, we used microarray profiling to determine lncRNA in BALB/c mice exposed to single (0.5 Gy×1) and chronic (0.05 Gy×10) low-dose γ-rays radiation (Co). We observed that a total of 8274 lncRNAs and 7240 mRNAs were altered in single LDIR, while 2077 lncRNAs and 796 mRNAs in chronic LDIR. The biological functions of these upregulated mRNAs in both 2 groups using Gene Ontology functional and pathway enrichment analysis were significantly enriched in immune processes and immune signaling pathways. Subsequently, we screened out the lncRNAs involved in regulating these immune signaling pathways and examined their potential functions by lncRNAs-mRNAs coexpression networks. This is the first study to comprehensively identify lncRNAs in single and chronic LDIR responses and to demonstrate the involvement of different lncRNA expression patterns in LDIR-induced immune signaling pathways. Further systematic research on these lncRNAs will provide new insights into our understanding of LDIR-modulated immune hormesis responses.

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