Predicción y análisis experimental preliminar de la red de interacción circRNAs-miRNAs y mRNAs de genes que codifican proteínas desreguladas en la nefropatía diabética

Abstract

RESUMEN: "Las complicaciones de la Diabetes mellitus reducen la calidad y esperanza de vida de los individuos. Una de las más frecuentes es la nefropatía diabética (ND), la cual es la principal causa de muerte de los pacientes diabéticos. En este trabajo se propuso identificar, mediante una búsqueda sistemática en la literatura y bases de datos genómicos y proteómicos, las proteínas desreguladas a nivel renal en la ND. Se hipotetizó que esta desregulación podría estar mediada por la interacción circRNA-miRNA-mRNA de los genes que codifican estas proteínas, por lo que se identificaron los RNA no codificantes que interactúan potencialmente con esas moléculas. Se identificaron 59 proteínas desreguladas, participando la mayor parte de ellas en la vía AGE-RAGE. Once de esas proteínas (STAT3, PFN2, TJP1, TGFB1, SERPINE1, MMP9. MMP1, JUN, JAK1, JAK2 y RAGE) están involucradas simultáneamente en los procesos de inflamación, hipertrofia y fibrosis renal presentes en la ND. Se construyó una red potencial de interacción circRNA-miRNA-mRNA de los genes que codifican las 59 proteínas utilizando la información encontrada en los servidores CircInteractome, CircBase, CircAtlas, miRDB, mirTarbase y TargetScan. Se determinó mediante RT-PCR cuantitativa que en las células AD293 expuestas a altas concentraciones de glucosa (30 mM) y AGEs de lisina (50 ug/ml) la expresión de AGER, Colágeno IV y Fibronectina 1 se incrementó a las 48h de exposición sugiriendo la activación de la vía AGE-RAGE y sus efectos sobre las proteínas de la matriz extracelular. La cantidad de los transcritos de JAK2 y STAT3 también se incrementó en las condiciones experimentales ensayadas, mientras que la del miRNA-375, el cual interactúa con JAK2, se reprimió. Se predijo la interacción de los circRNAs 0025868 y 0039350 con el miRNA-375 y se verificó su sobreexpresión en nuestro modelo celular. El incremento de la expresión de estos circRNAs sugirió que ellos podrían estar secuestrando al miRNA-375, bloqueando así su capacidad para modular la expresión de JAK2. Los resultados de este trabajo contribuirán a la comprensión del rol de la interacción circRNA-miRNA en la regulación de las proteínas involucradas en la ND y podrían ampliar la oportunidad de desarrollar mejores enfoques terapéuticos y estrategias diagnósticas de esta patología. ABSTRACT The complications of Diabetes mellitus reduce both quality and life expectancy. One of the most frequent complications is diabetic nephropathy (DN), which represents a major cause of morbidity and mortality among diabetic patients. This study aimed to identify proteins dysregulated at the renal level in DN through a systematic search of the literature and the analysis of genomic and proteomic databases. We hypothesized that this dysregulation could be mediated by the circRNA-miRNA-mRNA interaction of the genes that encode these proteins; therefore, non-coding RNAs that potentially interact with these molecules were identified. Fifty-nine dysregulated proteins were identified, most of which participate in the AGE-RAGE pathway. Eleven of these proteins (STAT3, PFN2, TJP1, TGFB1, SERPINE1, MMP9, MMP1, JUN, JAK1, JAK2, and RAGE) are simultaneously involved in the processes of inflammation, hypertrophy, and renal fibrosis key processes in DN. A potential circRNA-miRNA-mRNA interaction network of the genes encoding the 59 proteins was constructed using information found on the CircInteractome, CircBase, CircAtlas, miRDB, mirTarbase, and TargetScan servers. Quantitative RT-PCR revealed that in AD293 cells exposed to high concentrations of glucose (30 mM) and lysine AGEs (50 μg/ml), the expression of AGER, Collagen IV, and Fibronectin 1 increased after 48 hours of exposure, suggesting activation of the AGE-RAGE pathway and its effects on extracellular matrix proteins. The levels of JAK2 and STAT3 transcripts also increased under the experimental conditions, while the expression of miRNA-375, which interacts with JAK2, was repressed. The interaction of circRNAs 0025868 and 0039350 with miRNA-375 was predicted, and their overexpression was confirmed in our cell model. The increased expression of these circRNAs suggested that they may be sequestering miRNA-375, thus blocking its ability to modulate JAK2 expression. Overall, these findings contribute to a better understanding of the role of circRNA-miRNA mediated regulation of key proteins involved in DN and could expand the opportunity to develop better therapeutic approaches and diagnostic strategies for this pathology".