Analysis of gene expression regulation    by miRNA using MiRaGE method Y­h. Taguchi/Dept.Phys.,Chuo Univ.Jun Yasuda /Schoo...
Three Topics:Inference of transfection of miRNA to human lung cancer cellInference of gene  regulation via miRNA in  murin...
Regulation of gene expression via miRNA       Computer oriented  prediction                         (uncertain)   Target g...
miRNA target gene list                      Gene8                     Gene7                     Gene6                     ...
Control       Treated Gather the information of miRNA targetsCompare the expressions of targets for each miRNAs (see Next ...
MiRaG miRNA   Targets    E Down P­value                 FDR miR­a              54          3            0.5           0.4 ...
 Topics 1Inference of transfection of miRNA to human lung cancer cell
Gene expression byArray: AgilentatOne and three days after transfection ofMir­107, mir­185, and let­7a.log(xg[miRNA]) vs l...
Transfected miRNA               mir­107     mir­185      let­7atime replicate 1 replicate 2 replicate 1 replicate 2 replic...
Topics 2Inference of gene  regulation via miRNA in  murine medulloblastoma 
Materials(established at Tastuo Noda group)P6=6 days after birth, normal but growingP6P30=30 days after birth, normal and ...
mRNA/miRNA expression byArray: AgilentatP6, P30 and MB     log(xg[mRNA/miRNA:MB or P6])                      vs        log...
t test for miRNA expressionlog(xg[miRNA:P6/MB]) vs log(miRNA:xg[P30])            of considered miRNA(*)(*) each miRNA is m...
t test for miRNA target genes (MiRaGE method)log(xg[mRNA:P6/MB]) – log(xg[mRNA:P30]) in target genes of considered miRNA  ...
               selected bymiRNA     miRNA expression  / MiRaGE                                           miRNA   P30<MB   ...
               selected by                                             miRNA   P30>MBmiRNA     miRNA expression  / MiRaGEm...
               selected bymiRNA     miRNA expression  / MiRaGE                                            miRNA   P30<P6  ...
               selected bymiRNA     miRNA expression  / MiRaGE     miRNA   P30>P6m m u-m iR-29c          1.00   1.00      ...
MiRaGE method + miRNA expression successfully pick up biologically important miRNAs. Further (wet) experiments which supre...
Topics 3Identification of critical miRNAs  for ES stemness during differentiation to neuronal cells
Materials:Gene expression data is downloaded from GEO by the Gene expressionaccession number GSE11523, “Defining Developme...
m iRNAsm m u-m iR-200b                        ratio                         1.00                                 miRNA   E...
Our method identified critical miRNAs for ES stemness including iPS inducing miRNAs (marked with “+”in the previous slide)...
miRNA is short non­coding RNA which regulate many biological processes ranging from cancer formation to differentiation.We...
Acknowledgements: We thank Drs. Tetsuo Noda and     Katsuyuki Yaginuma for   providing reagents (Topics 2). These works we...
Upcoming SlideShare
Loading in …5

Analysis of gene expression regulation by miRNA using MiRaGE method


Published on


  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Total views
On SlideShare
From Embeds
Number of Embeds
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Analysis of gene expression regulation by miRNA using MiRaGE method

  1. 1. Analysis of gene expression regulation  by miRNA using MiRaGE method Y­h. Taguchi/Dept.Phys.,Chuo Univ.Jun Yasuda /School Med.,Tohoku Uinv.
  2. 2. Three Topics:Inference of transfection of miRNA to human lung cancer cellInference of gene  regulation via miRNA in  murine medulloblastoma Identification of critical miRNAs  for ES stemness during differentiation to neuronal cells
  3. 3. Regulation of gene expression via miRNA Computer oriented  prediction                   (uncertain) Target genes genome microRNA mRNA microRNA mRNA 3
  4. 4. miRNA target gene list  Gene8 Gene7 Gene6 Gene5 Gene4 Gene3 Gene2 Gene1simple seed match(Virtual) miRNA1 ○×○○○○×× miRNA2 ○×○○××○○Prediction miRNA3 ×○○×○○×× miRNA4 ○○○×○○×× VS Human lung cancer Murine medulloblastoma gene1 Murine ES cell gene2 miRNA1 Real gene3 4
  5. 5. Control Treated Gather the information of miRNA targetsCompare the expressions of targets for each miRNAs (see Next Slides) Calculate False Discovery Rate Generate ranking 5
  6. 6. MiRaG miRNA Targets  E Down P­value FDR miR­a 54 3 0.5 0.4 miR­b 120 54 0.0001 0.005 miR­c 36 1 0.5 0.7 ... ... ... ... ... miR­X 60 18 0.001 0.007Reject miR­a & c because the FDR > 0.05Filtrate with miRNA expression profiles Ranking 6
  7. 7.  Topics 1Inference of transfection of miRNA to human lung cancer cell
  8. 8. Gene expression byArray: AgilentatOne and three days after transfection ofMir­107, mir­185, and let­7a.log(xg[miRNA]) vs log(xg[Control])               xg: gene expressionTarget gene list: simple seed match ICIC2011, LNBI in press. (2011/8/11­14)
  9. 9. Transfected miRNA mir­107 mir­185 let­7atime replicate 1 replicate 2 replicate 1 replicate 2 replicate 1 replicate 2day1 1[1st] 1[1st] 7[1st] 9[1st] 2[1st] 2[1st]day3 1[1st] 0[­­­] 0[1st] 0[­­­] 1[1st] 1[1st]Numbers of significant miRNAs. The ranks of transfected micriRNAs are shown in square brackets. Transfected miRNAs are  correctly identified by MiRaGE  method.
  10. 10. Topics 2Inference of gene  regulation via miRNA in  murine medulloblastoma 
  11. 11. Materials(established at Tastuo Noda group)P6=6 days after birth, normal but growingP6P30=30 days after birth, normal and not P30growingMB=a few month after birth, malignant MBneoplasm30% of the Ptc1 +/­ mice suffers from MB. 11
  12. 12. mRNA/miRNA expression byArray: AgilentatP6, P30 and MB  log(xg[mRNA/miRNA:MB or P6])  vs log(xg[mRNA/miRNA:P30])                xg: mRNA/miRNA expression 12Target gene list: simple seed match 
  13. 13. t test for miRNA expressionlog(xg[miRNA:P6/MB]) vs log(miRNA:xg[P30])   of considered miRNA(*)(*) each miRNA is measured by multiple probe 13
  14. 14. t test for miRNA target genes (MiRaGE method)log(xg[mRNA:P6/MB]) – log(xg[mRNA:P30]) in target genes of considered miRNA V S log(xg[mRNA:P6/MB]) – log(xg[mRNA:P30])  in target genes of  any of other miRNA 14
  15. 15.                selected bymiRNA     miRNA expression  / MiRaGE miRNA   P30<MB 1 mmu-miR-25 1 1 target gene P30>MB 2 m m u-m iR-466i-5p 1 1 3 mmu-miR-92a 0.75 1 4 mmu-miR-19a 1 0.69 miR­17~92 cluster family  5 mmu-miR-19b 1 0.69 members are ranked in top 5  members 6 m m u-m iR-3082-5p 1 0.56 by combination of MiRaGE  7 m m u-m iR-130a 1 0.5 methods and miRNA  8 m m u-m iR-130b 1 0.5 expression profiling. 9 m m u-m iR-15b 1 0.5 10 m m u-m iR-2861 1 0.5 11 m m u-m iR-3096-5p 1 0.5 12 m m u-m iR-32 0.5 1 13 m m u-m iR-322 1 0.5 14 m m u-m iR-721 1 0.5 15 m m u-m iR-149* 0.5 0.88 16 m m u-m iR-3081* 1 0.38 17 m m u-m iR-574-5p 1 0.31 18 m m u-m iR-669n 0.5 0.81 suggested contribution to  15 19 m m u-m iR-1187 1 0.25  cancer formation
  16. 16.                selected by miRNA   P30>MBmiRNA     miRNA expression  / MiRaGEm m u-m iR-100 1 1 target gene P30<MBm m u-m iR-126-3p 1 1mmu-miR-29c 1 1 Some of the neuron­mmu-miR-376a 1 1 specific miRNAs and  specific miRNAm m u-m iR-451 1 1 tumor­suppressive m m u-m iR-99b 1 1 miRNAs seem to contribute  miRNAsm m u-m iR-136* 1 0.9375 to the gene expression m m u-m iR-299* 0.75 1 profiles of P30.mmu-miR-26a 1 0.5mmu-miR-26b 1 0.5mmu-miR-29a 0.5 1mmu-miR-7a-1* 1 0.5m m u-m iR-3107 1 0.4375m m u-m iR-340-5p 1 0.3125m m u-m iR-369-5p 1 0.3125mmu-let-7a 1 0.25 tumor­suppressive miRNAs mmu-let-7e 1 0.25mmu-let-7g 1 0.25 neuron­specific miRNAs 16mmu-let-7i 1 0.25
  17. 17.                selected bymiRNA     miRNA expression  / MiRaGE miRNA   P30<P6 1 mmu-miR-106b 1.00 1.00 target gene P30>P6 2 m m u-m iR-130a 1.00 1.00 3 m m u-m iR-130b 1.00 1.00 4 m m u-m iR-15b 1.00 1.00 miR­17~92, mir­106b­ 5 mmu-miR-17 1.00 1.00 25,mir­106a­363 6 mmu-miR-20a 1.00 1.00 cluster family members are  7 mmu-miR-20b 1.00 1.00 ranked in top 5 by  8 m m u-m iR-301b 1.00 1.00 combination of MiRaGE  9 m m u-m iR-322 1.00 1.00 methods and miRNA  10 m m u-m iR-721 1.00 1.00 expression profiling. 11 mmu-miR-93 1.00 1.00 12 m m u-m iR-542-3p 1.00 0.94 13 m m u-m iR-3081* 1.00 0.88 14 m m u-m iR-335-3p 1.00 0.88 15 m m u-m iR-199a-5p 1.00 0.81 16 m m u-m iR-199b* 1.00 0.81 17 mmu-miR-19a 1.00 0.81 17 18 mmu-miR-1 9 b 1.00 0.81
  18. 18.                selected bymiRNA     miRNA expression  / MiRaGE miRNA   P30>P6m m u-m iR-29c 1.00 1.00 target gene P30<P6mmu-miR-376a 1.00 1.00m m u-m iR-451 1.00 1.00 Some of the neuron­mmu-let-7b 1.00 0.94 specific miRNAs and  specific miRNAmmu-let-7e 1.00 0.94 tumor­suppressive mmu-let-7g 1.00 0.94 miRNAs seem to contribute  miRNAsmmu-let-7i 1.00 0.94m m u-m iR-98 1.00 0.94 to the gene expression  profiles of P30.m m u-m iR-126-3p 0.75 1.00m m u-m iR-299* 0.75 1.00m m u-m iR-29a 0.75 1.00mmu-let-7a 0.75 0.94m m u-m iR-3070b-3p 1.00 0.69m m u-m iR-138 1.00 0.63m m u-m iR-3107 1.00 0.56m m u-m iR-181a-1* 0.50 1.00 tumor­suppressive miRNAs mmu-let-7d 0.50 0.94 neuron­specific miRNAs 18m m u-m iR-1937b 0.25 1.00
  19. 19. MiRaGE method + miRNA expression successfully pick up biologically important miRNAs. Further (wet) experiments which supress miRNA expression with tiny LNA is now planed.If it is successful, our method can find miRNAs which control tumor formation.Published in IPSJ Technical report, 2011­SIGBIO­25, No5, pp.1­6 19
  20. 20. Topics 3Identification of critical miRNAs  for ES stemness during differentiation to neuronal cells
  21. 21. Materials:Gene expression data is downloaded from GEO by the Gene expressionaccession number GSE11523, “Defining Developmental Potency and Cell Lineage Trajectories by Expression Profiling of Differentiating Mouse ES Cells”. In this study, among those, data for the differentiation from ES cells to neuronal cells are used. In parallel, we  analyzed  the  difference  of  miRNA  expression  profiles  between  2 datasets from ES cells and 6 datasets from mature neuronal tissues(*) and listed  up  the  ES  cell  specific  miRNAs.*)
  22. 22. m iRNAsm m u-m iR-200b ratio 1.00 miRNA   ES> Neuronal Cell > m m u-m iR-200c (+) 1.00 target gene ES< Neuronal Cell < m m u-m iR-23a 1.00m m u-m iR-23b 1.00mmu-miR-291a-3p 1.00mmu-miR-429 1.00mmu-miR-294 0.98mmu-miR-295 0.98m m u-m iR-302a (+) 0.98m m u-m iR-302b (+) 0.97m m u-m iR-302d (+) 0.97m m u-m iR-199a-5p 0.94m m u-m iR-141 0.69m m u-m iR-200a 0.69m m u-m iR-409-3p 0.67m m u-m iR-369-3p (+) 0.36m m u-m iR-96 0.11m m u-m iR-674 0.08 Mallanna, S.K., and Rizzino., A.(2010)m m u-m iR-467b 0.06
  23. 23. Our method identified critical miRNAs for ES stemness including iPS inducing miRNAs (marked with “+”in the previous slide) recently reported by Miyoshi, et al.(2011, Cell Stem Cell).  Published in IPSJ Technical report,  2011­BIO­25, No.38, pp.1­ 2
  24. 24. miRNA is short non­coding RNA which regulate many biological processes ranging from cancer formation to differentiation.We have proposed a new method, MiRaGE, MiRNA Ranking by Gene Expression, which assists to discriminate which miRNA really regulate target genes.Since there are some technical method which suppress miRNA machinery, it can also be a drug candidates related to several biological processes.
  25. 25. Acknowledgements: We thank Drs. Tetsuo Noda and  Katsuyuki Yaginuma for  providing reagents (Topics 2). These works were supported by  KAKENHI (23300357) .