Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd2736310.32607/actanaturae.27363Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleThe Correlation Patterns of miRNA Expression with Targeted mRNA Transcripts in Glioma Patients with Wild-Type and Mutated Isocitrate Dehydrogenase (IDH) GenotypesКорреляционные закономерности коэкспрессии микроРНК с таргетными мРНК – транскриптами при глиоме у пациентов с диким и мутированным типом генов изоцитратдегидрогеназыBondarevA. A.БондаревА. А.
Russian Federation
belogurov@mx.ibch.ruEvpakA. S.ЕвпакА. С.
Russian Federation
belogurov@mx.ibch.ruNovoselovA. L.НовоселовА.. Л.
Russian Federation
belogurov@mx.ibch.ruKudraevaA. A.КудряеваА. А.
Russian Federation
belogurov@mx.ibch.ruBelogurovA. A.БелогуровА. А.
Russian Federation
belogurov@mx.ibch.ruShemyakin and Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of SciencesИнститут биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАНRussian University of Medicine, Department of Biological Chemistry, Ministry of Health of the Russian FederationРоссийский университет медицины Минздрава России1211202416338452812202301072024Copyright ©; 2024, Bondarev A.A., Evpak A.S., Novoselov A.L., Kudraeva A.A., Belogurov A.A.Copyright ©; 2024, Бондарев А.А., Евпак А.С., Новоселов А.Л., Кудряева А.А., Белогуров А.А.2024Bondarev A.A., Evpak A.S., Novoselov A.L., Kudraeva A.A., Belogurov A.A.Бондарев А.А., Евпак А.С., Новоселов А.Л., Кудряева А.А., Белогуров А.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/27363

Low-grade gliomas are divided into two main genetic phenotypes based on the presence or absence of mutations in the isocitrate dehydrogenase (IDH) genes. The mutated IDH phenotype (IDHmut), in contrast to the wild-type phenotype (IDHwt), is characterized by a more positive response to pharmacological intervention and a significantly longer survival time. In this study, we analyzed the differential co-expression of 225,000 microRNA–mRNA pairs at the level of correlations between microRNA levels and their potential mRNA targets. Analysis of the associative relationships of individual representatives of the selected pairs revealed that the level of mRNAs encoded by the ELN, ARL4C, C9orf64, PLAT, and FKBP9 genes associated with aggressive progression of glioma was increased in the IDHwt group. Meanwhile, the levels of miRNA-182, miRNA-455, and miRNA-891a associated with the negative prognosis in glioma were generally increased in the IDHmut group. Most (16/21) of the detected 21 microRNA–mRNA pairs with a significant difference in regulation between the IDHwt and IDHmut glioma samples had a weak or moderate positive correlation in IDHmut samples and a negative correlation in IDHwt samples. Therefore, our findings indicate that glioma samples from the IDHmut group with a positive prognosis potentially have a significantly less pronounced ability to microRNA-mediated regulation. We further suggest that such physiological disorders can lead to reduced tumor viability, resulting in an increased ability of the host to resist the spread of a malignant transformation of this genetic phenotype.

Глиомы низкой степени злокачественности (ГНСЗ) подразделяют на два основных генетических фенотипа на основе наличия или отсутствия мутаций в генах IDH, кодирующих изоцитратдегидрогеназу. Известно, что мутационный фенотип IDH (IDHmut), в отличие от фенотипа дикого типа (IDHwt), характеризуется более положительным ответом на фармакологическое вмешательство и значительно большим временем дожития. В настоящем исследовании проведен анализ дифференциальной коэкспрессии 225000 пар микроРНК–мРНК на уровне корреляционных связей между уровнями микроРНК и их потенциальными мРНК-мишенями в группах IDHmut и IDHwt. Анализ ассоциативных связей отдельных представителей отобранных пар выявил, что в группе IDHwt повышен уровень мРНК генов ELN, ARL4C, C9orf64, PLAT, FKBP9, что характерно для агрессивного течения глиомы. Вместе с тем, уровень микроРНК-182, микроРНК-455 и микроРНК-891а, ассоциированных с негативным прогнозом при глиоме, в целом повышен в группе IDHmut. Обнаружена 21 пара микроРНК–мРНК с достоверными различиями в регуляции в образцах глиомы IDHwt и IDHmut, большая часть (16/21) которых имеет слабую или средней степени положительную корреляцию в образцах IDHmut и отрицательную корреляцию в образцах IDHwt. Таким образом, наши данные свидетельствуют, что образцы глиом из группы IDHmut с положительным прогнозом потенциально обладают в значительной степени менее выраженной способностью к микроРНК-опосредованной регуляции. Есть все основания предполагать, что подобные нарушения могут приводить к сниженной жизнеспособности опухоли и, как следствие, к повышенной способности организма сопротивляться распространению злокачественной трансформации клеток с этим генетическим фенотипом.

LGGlow-grade gliomasmicroRNAdifferential expressionглиомы низкой степени злокачественностимикроРНКдифференциальная экспрессияМинистерство науки и высшего образования РФ, проект № 13.2251.21.0111Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation, project No. 13.2251.21.0111075-15-2021-1033Pavlova G.V., Baklaushev V.P., Ivanova M.A., Goryainov S.A., Rybalkina E.Yu., Kopylov A.M., Chekhonin V.P., Potapov A.A., Konovalov A.N. // Burdenko’s Journal of Neurosurgery. 2014. V. 78. № 6. P. 85–100. https://doi.org/10.17116/neiro201478685-100.Павлова Г.В., Баклаушев В.П., Иванова М.А., Горяйнов С.А., Рыбалкина Е.Ю., Копылов А.М., Чехонин В.П., Потапов А.А., Коновалов А.Н. // Вопросы нейрохирургии. 2014. Т. 78. № 6. С. 85–100. https://doi.org/10.17116/neiro201478685-100.Weller M., Stupp R., Hegi M.E., van den Bent M., Tonn J.C., Sanson M., Wick W., Reifenberger G. // Neuro Oncol. 2012. V. 14. № 4. P. Iv100–108. https://doi.org/10.1093/neuonc/nos206.Bondy M.L., Scheurer M.E., Malmer B., Barnholtz-Sloan J.S., Davis F.G., Il’yasova D., Kruchko C., McCarthy B.J., Rajaraman P., Schwartzbaum J.A., et al. // Cancer. 2008. V. 113. № 7. P. 1953–1968. https://doi.org/10.1002/cncr.23741.Connelly J.M., Malkin M.G. // Curr. Neurol. Neurosci. Rep. 2007. V. 7. № 3. P. 208–214. https://doi.org/10.1007/s11910-007-0032-4.Ostrom Q.T., Barnholtz-Sloan J.S. // Curr. Neurol. Neurosci. Rep. 2011. V. 11. № 3. P. 329–335. https://doi.org/10.1007/s11910-011-0189-8.Kim V.N., Han J., Siomi M.C. // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2009. V. 10. № 2. P. 126–139. https://doi.org/10.1038/nrm2632.Zhang J.H., Hou R., Pan Y., Gao Y., Yang Y., Tian W., Zhu Y.B. // J. Cell. Mol. Med. 2020. V. 24. № 13. P. 7504–7514. https://doi.org/10.1111/jcmm.15377.Cheng W., Ren X., Zhang C., Han S., Wu A. // J. Neurooncol. 2017. V. 132. № 2. P. 207–218. https://doi.org/10.1007/s11060-016-2368-6.Qian Z., Li Y., Fan X., Zhang C., Wang Y., Jiang T., Liu X. // J. Neurooncol. 2018. V. 137. № 1. P. 127–137. https://doi.org/10.1007/s11060-017-2704-5.Cancer Genome Atlas Research Network, Brat D.J., Verhaak R.G., Aldape K.D., Yung W.K., Salama S.R., Cooper L.A., Rheinbay E., Miller C.R., Vitucci M., et al. // N. Engl. J. Med. 2015. V. 372. № 26. P. 2481–2498. https://doi.org/10.1056/nejmoa1402121.Zhiyanov A., Engibaryan N., Nersisyan S., Shkurnikov M., Tonevitsky A. // Bioinformatics. 2023. V. 39. № 2. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btad051.Zhiyanov A., Engibaryan N., Nersisyan S., Shkurnikov M., Tonevitsky A. // Bioinformatics. 2023. V. 39. № 2. btad051. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btad051.Bartel D.P. // Cell. 2009. V. 136. № 2. P. 215–233. https://doi.org/10.1016/j.cell.2009.01.002.Møller H.G., Rasmussen A.P., Andersen H.H., Johnsen K.B., Henriksen M., Duroux M. // Mol. Neurobiol. 2013. V. 47. № 1. P. 131–144. https://doi.org/10.1007/s12035-012-8349-7.Zhou Q., Liu J., Quan J., Liu W., Tan H., Li W. // Cancer Sci. 2018. V. 109. № 9. P. 2651–2659. https://doi.org/10.1111/cas.13714.Jiao Y., Killela P.J., Reitman Z.J., Rasheed A.B., Heaphy C.M., de Wilde R.F., Rodriguez F.J., Rosemberg S., Oba-Shinjo S.M., Nagahashi Marie S.K., et al. // Oncotarget. 2021. V. 3. № 7. P. 709–722. https://doi.org/10.18632/oncotarget.588.Parsons D.W., Jones S., Zhang X., Lin J.C., Leary R.J., Angenendt P., Mankoo P., Carter H., Siu I.M., Gallia G.L., et al. // Science. 2008. V. 321. № 5897. P. 1807–1812. https://doi.org/10.1126/science.1164382.Yan H., Parsons D.W., Jin G., McLendon R., Rasheed B.A., Yuan W., Kos I., Batinic-Haberle I., Jones S., Riggins G.J., et al. // N. Engl. J. Med. 2009. V. 360. № 8. P. 765–773. https://doi.org/10.1056/nejmoa0808710.Zhang J., Xu S., Xu J., Li Y., Zhang J., Zhang J., Lu X. // Oncol. Rep. 2019. V. 42. № 1. P. 55–66. https://doi.org/10.3892/or.2019.7156.Piwecka M., Rolle K., Belter A., Barciszewska A.M., Żywicki M., Michalak M., Nowak S., Naskręt-Barciszewska M.Z., Barciszewski J. // Mol. Oncol. 2015. V. 9. № 7. P. 1324–1340. https://doi.org/10.1016/j.molonc.2015.03.007.Kocatürk B. // Cancer Med. 2023. V. 12. № 3. P. 3830–3844. https://doi.org/10.1002/cam4.5169.Schildhauer P., Selke P., Staege M.S., Harder A., Scheller C., Strauss C., Horstkorte R., Scheer M., Leisz S. // Cells. 2023. V. 12. № 23. P. 2758. https://doi.org/10.3390/cells12232758.Agnihotri S., Golbourn B., Huang X., Remke M., Younger S., Cairns R.A., Chalil A., Smith C.A., Krumholtz S.L., Mackenzie D., et al. // Cancer Res. 2022. V. 82. № 24. P. 4695. https://doi.org/10.1158/0008-5472.can-22-3445.Liu Y., Yan W., Zhang W., Chen L., You G., Bao Z., Wang Y., Wang H., Kang C., Jiang T. // Oncol. Rep. 2012. V. 28. № 3. P. 1013–1021. https://doi.org/10.3892/or.2012.1902.Kumar A., Nayak S., Pathak P., Purkait S., Malgulawar P.B., Sharma M.C., Suri V., Mukhopadhyay A., Suri A., Sarkar C. // J. Neurooncol. 2018. V. 139. № 1. P. 23–31. https://doi.org/10.1007/s11060-018-2840-6.Zakrzewska M., Gruszka R., Stawiski K., Fendler W., Kordacka J., Grajkowska W., Daszkiewicz P., Liberski P.P., Zakrzewski K. // BMC cancer. 2019. V. 19. № 1. P. 544. https://doi.org/10.1186/s12885-019-5739-5.Wu J., Li L., Jiang C. // Mol. Neurobiol. 2015. V. 52. № 3. P. 1540–1546. https://doi.org/10.1007/s12035-014-8937-9.Ge Y.F., Sun J., Jin C.J., Cao B.Q., Jiang Z.F., Shao J.F. // Asian Pac. J. Cancer Prev. 2013. V. 14. № 2. P. 963–968. https://doi.org/10.7314/apjcp.2013.14.2.963.Jiang L., Mao P., Song L., Wu J., Huang J., Lin C., Yuan J., Qu L., Cheng S.Y., Li J. // Am. J. Pathol. 2010. V. 177. № 1. P. 29–38. https://doi.org/10.2353/ajpath.2010.090812.Wang W., Mu S., Zhao Q., Xue L., Wang S. // Oncol. Lett. 2019. V. 18. № 6. P. 6150–6156. https://doi.org/10.3892/ol.2019.10927.Yang H.L., Gao Y.M., Zhao J.A. // Mol. Med. Rep. 2017. V. 16. № 3. P. 3634–3640. https://doi.org/10.3892/mmr.2017.6951.Zhao L., Tang X., Luo R., Duan J., Wang Y., Yang B. // Curr. Neurovasc. Res. 2018. V. 15. № 3. P. 246–255. https://doi.org/10.2174/1567202615666180813130143.Li Y., Xu J., Zhang J., Zhang J., Zhang J., Lu X. // Cancer Cell Int. 2019. V. 19. P. 294. https://doi.org/10.1186/s12935-019-1017-5.Ding Q., Shen L., Nie X., Lu B., Pan X., Su Z., Yan A., Yan R., Zhou Y., Li L., Xu J. // Pathol. Res. Pract. 2018. V. 214. № 9. P. 1330–1339. https://doi.org/10.1016/j.prp.2018.05.012.Krell A., Wolter M., Stojcheva N., Hertler C., Liesenberg F., Zapatka M., Weller M., Malzkorn B., Reifenberger G. // Neuropathol. Appl. Neurobiol. 2019. V. 45. № 5. P. 441–458. https://doi.org/10.1111/nan.12532.Hong L., Qing O., Ji Z., Chengqu Z., Ying C., Hao C., Minhui X., Lunshan X. // Sci. Rep. 2017. V. 7. № 1. P. 13470. https://doi.org/10.1038/s41598-017-14035-2.Xu H., Liu P., Yan Y., Fang K., Liang D., Hou X., Zhang X., Wu S., Ma J., Wang R., Li T., Piao H., Meng S. // J. Exp. Clin. Cancer Res. 2020. V. 39. № 1. P. 44. https://doi.org/10.1186/s13046-020-1541-0.Xu H., Liu P., Yan Y., Fang K., Liang D., Hou X., Zhang X., Wu S., Ma J., Wang R., et al. // J. Exp. Clin. Cancer Res. 2020. V. 39. № 1. P. 44. https://doi.org/10.1186/s13046-020-1541-0.Hu Y., Chu L., Liu J., Yu L., Song S. B., Yang H., Han F. // Aging (Albany NY). 2019. V. 11. № 19. P. 8156–8168. https://doi.org/10.18632/aging.102310.Cai H. Q., Cheng Z.J., Zhang H.P., Wang P.F., Zhang Y., Hao J.J., Wang M.R., Wan J.H. // Hum. Pathol. 2018. V. 78. P. 182–187. https://doi.org/10.1016/j.humpath.2018.04.024.He W., Zhang Z., Tan Z., Liu X., Wang Z., Xiong B., Shen X., Zhu X. // Res. Sq. 2023. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-2751848/v1.Lin W.W., Ou G.Y., Zhao W.J. // J. Cell. Mol. Med. 2021. V. 25. № 21. P. 10111–10125. https://doi.org/10.1111/jcmm.16947.Chen Q., Fu W.J., Tang X.P., Wang L., Niu Q., Wang S., Lin Y., Cao M.F., Hu R., Wen H.Y., et al. // J. Cancer. 2021. V. 12. № 3. P. 818–826. https://doi.org/10.7150/jca.45052.Tang C.T., Li Y.F., Chou C.H., Huang L.C., Huang S.M., Hueng D.Y., Tsai C.K., Chen Y.H. // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. № 23. P. 12705. https://doi.org/10.3390/ijms222312705.Xu W., Han L., Zhu P., Cheng Y., Chen X. // Aging. 2023. V. 15. № 24. P. 15578–15598. https://doi.org/10.18632/aging.205422.