非编码RNA提高了网络医疗的预测能力 

后基因组医学的一个关键目标是将基因组学提供的细胞成分及其疾病相关突变的详细清单转化为对疾病病因和进展的机制见解，最终产生新的治疗方法。为了实现这一目标，我们必须对所有细胞成分之间的物理相互作用进行编目，以获得人类亚细胞网络的准确和预测性地图。网络医学是一门旨在利用亚细胞网络的预测能力的学科，它已经提高了我们对疾病分类和进展、疾病-疾病合并症、相似性和治疗的理解，并提供了识别药物再利用机会和药物组合的工具。其中一些工具已经进入临床实践。导致基于网络的诊断工具目前被医生用于改善类风湿性关节炎(RA)患者的治疗结果，以及在COVID-19大流行期间发现的药物重新利用机会。这些进步依赖于实验证实的蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)图，并支持多项基础发现。例如，与同一疾病相关的蛋白质倾向于在PPI网络的同一邻域内共定位，发现具有相似表型的疾病位于相互作用组的相似区域，以及发现基于网络的药物到疾病模块的距离影响药物疗效。 

然而，目前的相互作用组图谱忽略了亚细胞依赖性的一个重要组成部分，即由非编码RNA(ncRNA)诱导和介导的调控作用。深度转录组测序估计，虽然大约74%的人类基因组被转录，但只有2%至3%的人类基因组编码蛋白质，这意味着剩余的转录本代表不同类别的非编码元件。这些ncRNA(图1A)具有多种生物学功能，从基因表达的维持和调控到mRNA的前后加工、剪接、解码mRNA为氨基酸以及基因表达的控制，最终导致多种疾病。 

考虑到这些调控过程在疾病中发挥的重要作用，对疾病的定量理解需要准确而全面的所有物理相互作用的图谱，从蛋白质之间的相互作用到由非编码元件介导的相互作用(图1B)。包含编码元件和非编码元件的网络结构的图谱和表征对于扩大网络医学的潜力是必要的，从而导致更好的治疗、诊断、最终实现个性化治疗。 

在这里，Morselli等人通过开发一个全面的亚细胞网络地图来应对这一挑战，该地图系统地整合了ncRNA介导的PPI网络（图1C-E），导致非编码相互作用组(NCI)。他们发现，与目前使用的基于PPI的相互作用组相比，ncRNA的包含增加了46%的节点数量和107%的链接数量。最重要的是，他们发现这种扩展使我们能够识别132种疾病的疾病模块，这些疾病之前缺乏统计显著的模块。因此，以前无法用网络医学的工具来探索。最后，他们表明扩展的相互作用组改善了疾病-疾病关系的预测，提供了更准确的合并症预测和进步，最终将导致更好的预防和个性化医疗。 

图1 ncRNA在基因调控中的作用及其与人类相互作用组的联系。(A)现代生物学的中心法则。显示转录过程的DNA链:miRNA, lncRNA和mRNA都是从DNA转录的;然而，只有经过加工的mRNA才能翻译成蛋白质。(B)ncRNA之间的相互作用。miRNA可以结合lncRNA、mRNA和蛋白质。当miRNA与mRNA和lncRNA相互作用时，它们调节(通过激活或抑制)基因表达过程。lncRNA还可以结合miRNAs、mRNA和蛋白质。(C)蛋白质相互作用的网络。蛋白质之间相互作用，形成蛋白质-蛋白质相互作用网络。一些蛋白质充当TF，调节基因表达。PPI仅解释了蛋白质编码基因之间的结合相互作用。(D)所有相互作用的网络。ncRNAs和蛋白质编码RNA相互作用，形成一个紧密连接的网络，PPI&NCI，其中包含来自不同基因组元件的多种类型的物理相互作用。(e) PPI和NCI。网络上的每条边表示跨不同元素类型的所有各自交互的相对频率。PPI是NCI的一个子图，它只说明蛋白质编码基因及其相互作用;TF和Protein相互作用，占PPI&NCI网络相互作用的33%，这表明尽管蛋白质相互作用在网络中起着重要作用，但它们与其他组的相互作用也很重要。大多数相互作用发生在miRNA与蛋白质编码基因和TF之间。虽然lncRNA与蛋白质编码基因和其他TF相互作用，但它们很少与其他元件相互作用 

参考文献

[1] Morselli Gysi D, Barabási AL. Noncoding RNAs improve the predictive power of network medicine. Proc Natl Acad Sci U S A. 2023 Nov 7;120(45):e2301342120. doi: 10.1073/pnas.2301342120. 

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1. 分子生物标志物数据库MarkerDB

2. 细胞标志物数据库CellMarker 2.0

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5. ​EMT标记物数据库：EMTome

6. EMT基因数据库：dbEMT

7. ​EMT基因调控数据库：EMTRegulome

8. RNA与疾病关系数据库：RNADisease v4.0

9. RNA修饰关联的读出、擦除、写入蛋白靶标数据库：RM2Target

10. 非编码RNA与免疫关系数据库：RNA2Immune

11. 值得关注的宝藏数据库：CNCB-NGDC

12. 免疫信号通路关联的调控子数据库：ImmReg

13. 利用药物转录组图谱探索中药药理活性成分平台：ITCM

14. AgeAnno：人类衰老单细胞注释知识库

15. 细菌必需非编码RNA资源：DBEncRNA

16. 细胞标志物数据库：singleCellBase

17. ​实验验证型人类miRNA-mRNA互作数据库综述

18. 肿瘤免疫治疗基因表达资源：TIGER

19. 基因组、药物基因组和免疫基因组水平基因集癌症分析平台：GSCA

20. 首个全面的耐药性信息景观：DRESIS

21. 生物信息资源平台：bio.tools

22. 研究资源识别门户：RRID

23. 包含细胞上下文信息的细胞互作数据库：CCIDB

24. HMDD 4.0：miRNA-疾病实验验证关系数据库

25. LncRNADisease v3.0：lncRNA-疾病关系数据库更新版