加权基因共表达网络分析溃疡性结肠炎发病机制

目的探究溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)发生发展的致病高风险驱动基因,以及UC异常改变的信号通路。方法从GEO(gene expression omnibus)数据库下载基因表达谱数据GSE16879,通过R中WGCNA软件包进行加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA),筛选出UC高风险因子共表达模块基因;采用limmar软件包筛选UC以及正常结肠样本的差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs),使用ggplot2软件包绘制差异表达基因的火山图。采用VENN网站在线绘制差异表达基因和共表达模块基因的维恩图,以确定疾病高风险DEGs。使用DAVID(database for annotation,visualization and intergrated discovery)数据库进行GO(Gene Ontology)分析以及KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分析,解析UC高风险DEGs的生物学功能。使用Cytoscape软件分析疾病高风险DEGs的相互作用权重值,筛选UC高风险驱动基因。使用R语言中heatmap软件包绘制UC高风险驱动基因表达热图。结果本研究共筛选得到14个基因共表达模块,其中绿松石色模块中的共表达基因与UC的相关性最高。进一步筛选出592个UC高风险DEGs,其中246个基因表达上调,346个基因表达下调。CXCL1、FOS、AGT、IRF1作为UC发生发展的高风险驱动基因被选出。与此同时,在UC组织当中,TNF信号通路、ERK信号通路发生功能富集。结论本文运用WGCNA系统生物学算法分析溃疡性结肠炎致病高风险驱动基因,并探究UC组织中主要信号通路的异常改变,为进一步研究溃疡性结肠炎提供了新思路。