miRSM 2.0文章发表：miRNA海绵模块识别与分析协议

竞争内源性RNA(ceRNA)假说表明：各种编码和非编码RNA转录本共享miRNA (microRNA)响应元件（MRE）,最终形成一个复杂的竞争性网络。这些RNA转录本充当ceRNA或miRNA海绵，相互影响彼此的表达水平，最终影响细胞的命运。已有研究表明，miRNA海绵(包括信使RNA (mRNA)、长链非编码RNA (lncRNA)、环状RNA (circRNA)和假基因)可以抑制miRNA的生物学功能，在癌症的发生、恶化、侵袭、转移和药物治疗中发挥重要作用。

生物过程和通路涉及多个相互作用的基因(如miRNA海绵)。系统生物学的一个关键问题是识别与生物过程和通路相关的生物相关模块。为了推断和分析异构数据中的miRNA海绵模块，本课题组于2021年开发了miRSM v1.0 [1]（图1）。

图1 miRSM v1.0流程。在第一阶段，给定匹配的RNA₁和RNA₂表达数据(例如RNA₁和RNA₂可以是lncRNA、circRNA、伪基因和mRNA中的两种)，可以使用miRSM提供的聚类、双聚类或网络聚类方法中的一种来推断RNA₁-RNA₂共表达模块。在第二阶段，基于第一阶段鉴定的RNA₁-RNA₂共表达模块，利用三个标准来推断miRNA海绵模块。在第三阶段，对识别的miRNA海绵模块进行模块化分析

单细胞RNA-seq (scRNA-seq)和空间RNA-seq (spRNA-seq)数据的积累为在单样本分辨率下探索miRNA海绵模块开辟了一条途径。此外，现有的计算方法局限于识别不同RNA之间的miRNA海绵模块。给定miRNA海绵模块，其在样本间的差异性和相似性往往未知的。基于此，我们提出了miRSM v2.0（图2），这是miRSM 1.0的增强版本，它能够以更高的分辨率和更多的功能来预测和分析miRNA海绵模块。

图2 miRSM v2.0用于预测和分析miRNA海绵模块的六大步骤

在这项工作中，miRSM v2.0显著改进了2021年开发的miRSM v1.0（表1）。miRSM 2.0中，预测相同RNA类型内的miRNA海绵模块、推断样本特异性miRNA海绵模块、计算模块组相似性、识别差异模块等新功能将帮助研究人员在多样本和单样本水平上更全面地研究miRNA海绵模块，并从miRNA海绵模块的角度了解样本之间的差异性和相似性。此外，与miRSM 1.0不同的是，在没有miRNA表达数据的情况下，miRSM 2.0仍然可以推断miRNA海绵模块。将来，我们将不断地在包中加入新的实用程序。我们预计miRSM 2.0（https://bioconductor.org/packages/miRSM/为研究人员从异构数据中探索miRNA海绵模块的强大工具。

表1 miRSM 2.0与miRSM 1.0功能比较

为了更好的使用miRSM 2.0工具包，用户可以参考https://github.com/zhangjunpeng411/miRSM_2.0_case_study链接和参考文献[2]，按照步骤进行预测和分析miRNA海绵模块。

参考文献

[1] Zhang J, Liu L, Xu T, Zhang W, Zhao C, Li S, Li J, Rao N, Le TD. miRSM: an R package to infer and analyse miRNA sponge modules in heterogeneous data. RNA Biol. 2021 Dec;18(12):2308-2320. doi: 10.1080/15476286.2021.1905341.

[2] Zhang J, Wei X, Zhao C, Yang H. Protocol to infer and analyze miRNA sponge modules in heterogeneous data using miRSM 2.0. STAR Protoc. 2024 Sep 17;5(4):103317. doi: 10.1016/j.xpro.2024.103317.   

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