Annotation of long non-coding RNA in human immune system

Abstract

Long non-coding RNA (lncRNA) is a transcript of more than 200 nucleotides in length that does not produce a protein. RNA-sequencing allowed to discover lncRNA genes in various mammalian tissues and cells. Especially, lot of lncRNAs play as important regulators in diverse tumor biological mechanisms. Recently, it has been discovered that various immune cells contribute in tumor microenvironment (TME) formation. Interestingly, some oncogenic lncRNAs are known to act differently in immune system. Therefore, it is necessary to study lncRNAs in immune system to understand lncRNAs in TME. Nevertheless, not much research of lncRNAs in immune cells has been done. Here, I constructed immune cells transcriptome map and annotated immune lncRNAs by using RNA-seq data of 33 human immune cell-types/sub cell-types, identifying total 13,163 immune lncRNAs, including 2,867 immune-novel lncRNAs. Based on this annotation, I investigated that lncRNAs express cell-type specifically more than protein coding genes in immune cells and categorized cell-type specifically expressing lncRNAs for each cell. By comparing lncRNA expression levels in myeloid cells and lymphoid cells, I discovered lncRNAs whose expression pattern depends on the lineage. I also uncovered lncRNAs that were differentially expressed in 7 cell-types of myeloid lineage and 17 T cell subsets were defined to be lncRNAs that could distinguish specific cell-types from the same lineage. This annotation of immune lncRNA not only provides the new reference for human immune lncRNA study, but also suggests immune-novel lncRNAs could be essential to understand the complexity of individual immune cell-type characteristics.|긴 비번역 유전자 (lncRNA)는 단백질을 생성하지 않는 200 개 이상의 뉴클레오티드 길이의 전사체입니다. 전사체 시퀀싱 (RNA-seq)을 통해 다양한 포유류 조직과 세포에서 lncRNA 유전자를 밝힐 수 있었다. 특히, 많은 lncRNA 가 여러 종양의 생물학적 기전에서 중요한 조절인자 역할을 한다는 사실이 알려졌다. 최근 다양한 면역 세포가 종양 미세환경 (TME) 형성에 기여한다는 사실이 밝혀졌다. 흥미롭게도 일부 발암성 lncRNA 는 면역계에서 다르게 작용하는 것으로 알려져 있으므로 TME 에서 lncRNA 를 이해하기 위해서는 면역계에서 lncRNA 에 대한 연구가 필요하다. 그럼에도 불구하고 아직까지 면역 세포에서 lncRNA 에 대한 연구는 많이 이루어지지 않았다. 본 논문에서는 33 개의 인간 면역 세포 유형/하위 세포유형의 RNA-seq 데이터를 사용하여 면역 세포 전사체 지도를 구축하고 면역 lncRNA 아노테이션을 정리하여, 새롭게 찾은 면역-신규 lncRNA 2,867 개를 포함하여 총 13,163 개의 면역 lncRNA 를 식별했다. 이렇게 정리한 면역 lncRNA 목록을 바탕으로 lncRNA 가 단백질암호화유전자보다 면역세포종류 특이적으로 발현하는 특징을 알 수 있었고, 각각의 면역세포별로 특이적으로 발현하는 lncRNA 를 분류하였다. 골수 세포와 림프 세포의 lncRNA 발현 수준을

37

비교하여 발현 패턴이 계통에 따라 달라지는 lncRNA 를 확인하였다. 또한 골수 계통 안에 7 가지 구체적인 면역세포 종류에서 차등적으로 발현하는 lncRNA 를 확인하였고, 17 개의 T 세포 하위 종류들 간을 구별할 수 있는 lncRNA 를 확인하였다. 새롭게 구축한 면역 lncRNA 아노테이션은 인간 면역 lncRNA 연구에 대한 기초 정보를 제공할 뿐만 아니라 면역-신규 lncRNA 가 면역세포유형에 따라 다른 복잡한 특성들을 이해하는데 필수적일 수 있음을 보여줄 수 있다.