慢性镉暴露下食管鳞状细胞癌细胞的lncRNA-mRNA共表达网络分析

目的:构建食管鳞状细胞癌(ESCC)细胞在慢性低浓度镉暴露诱导下的长链非编码RNA(lncRNA)和mRNA的共表达网络,探讨关键lncRNA和mRNA在镉促ESCC演进及放化疗抵抗中的潜在功能及分子机制。方法:EC109细胞持续暴露于5μmol/L氯化镉培养12周,构建慢性镉暴露ESCC细胞模型CCT-EC109。采用Illumina NovaSeq 6000系统对暴露株CCT-EC109和亲本株EC109细胞进行全转录组测序,运用生物信息学方法分析差异lncRNA和mRNA表达谱,利用基因本体(GO)和京都基因与基因组大百科全书(KEGG)对差异lncRNA的靶基因进行功能分析,根据Pearson相关系数利用Cytoscape软件构建lncRNA-mRNA共表达网络,并对筛选的lncRNA和mRNA进行实时荧光定量PCR(qPCR)验证。结果:EC109细胞与CCT-EC109细胞存在差异表达lncRNA(DE-lncRNA) 2 794个,差异mRNA(DE-mRNA) 4 267个;DE-lncRNA的靶基因与DE-mRNA取交集,获得1 546个DE-lncRNA调控的镉暴露相关mRNA;GO分析显示这些基因主要富集在代谢过程、膜与膜封闭腔部分及催化反应等功能;KEGG分析提示Hippo信号通路是最显著富集项之一。差异表达最显著的前10个lncRNA的38个共表达mRNA构建共表达网络,经qPCR验证,与mRNA关联最多的lncRNA NONHSAT097388.2以及ECE1、EMP2、ORAT1、ZNF713在CCT-EC109中表达均下调(均为P<0.01),而MFAP5和PGF表达均升高(均为P<0.05)。结论:lncRNA-mRNA共表达网络可能在慢性镉暴露诱导ESCC细胞演进和治疗抵抗机制中发挥重要作用,相关基因有望成为镉暴露ESCC患者预后判断的潜在生物标志物和治疗靶点。

基于lncRNA-mRNA共表达网络的HBV相关肝癌生物靶点筛选及综合分析

目的对公共基因表达数据库(GEO)中的HBV相关肝癌数据进行生物信息学分析,探讨长链非编码RNA(lncRNA)与mRNA在HBV相关肝癌中的作用。方法从GEO数据库下载HBV相关肝癌数据集,利用相应R包对数据集的差异表达基因进行计算与比较,获取差异基因并构建lncRNA-mRNA共表达网络、蛋白质相互作用(PPI)网络和模块分析;继而对共表达网络中的mRNA进行基因本体论(GO)功能注释和京都基因与基因组百科全书(KEGG)路径分析;并分析与关键lncRNA高度相关的mRNA与患者生存曲线的相关性。结果通过基因分析获得HBV相关肝癌高度相关的差异lncRNA 30个,mRNA 676个。共表达的mRNA主要参与的GO通路有细胞黏附、细胞运动的负调控、生物黏附、酶联受体蛋白信号通路、细胞趋化性;KEGG通路主要有类固醇激素生物合成、视黄醇代谢、PI3K-Akt信号通路、ECM-受体相互作用、化学致癌作用、黏着斑、Rap1信号通路等。与关键lncRNA(DNM3OS、HAND2-AS1、HELLPAR、AC126118.1、FAM230E、LINC01139、LINC01943、AL022344.1和PCAT7)高度相关的mRNA(GGT5、CEP55、DPT、TEK、TRIP13、STAB2、ESM1和MS4A1)与患者生存曲线有显著相关性(P<0.01)。结论 lncRNA (DNM3OS、HAND2-AS1、HELLPAR、AC126118.1、FAM230E、LINC01139、LINC01943、AL022344.1和PCAT7)对HBV相关肝癌的发生发展及预后具有重要作用,为HBV相关HCC发生发展的机制研究、预后指标、药物治疗靶点的选择等提供参考。

胆管细胞型肝癌lncRNA-mRNA共表达网络的高通量基因芯片筛查分析

目的探索胆管细胞型肝癌的长链非编码RNA(lncRNA)-信使RNA(mRNA)共表达网络,并对差异表达的lncRNA进行功能分析。方法选取2017年1月—6月在新疆医科大学附属肿瘤医院肝胆外科手术切除的5例胆管细胞型肝癌新鲜组织标本。采用高通量芯片技术对5例胆管细胞型肝癌组织进行mRNA和lncRNA差异表达谱分析,构建lncRNA-mRNA共表达网络。选择显著差异的Top1 lncRNA进行mRNA共表达筛查,进行GO分析和Pathway分析。并对Top1 lncRNA及其共表达mRNA在其他30例胆管细胞型肝癌标本中进行验证。结果在筛选阈值为P≤0.05,log2|差异倍数|≥1(FC)的情况下,获得差异基因共计475个,其中上调mRNA 213个,下调mRNA 262个;获得差异lncRNA共计438个,其中上调lncRNA131个,下调lncRNA307个。筛选获得Top1 lncRNA为氨基甲酰磷酸合成酶Ⅰ-内含子转录本1(CSP1-IT1)。GO分析和Pathway分析结果示CSP1-IT1与20个生物过程和2个细胞组成功能相关,涉及8个细胞信号通路。结论胆管细胞型肝癌中存在的mRNA和lncRNA形成复杂的共表达网络,参与多个重要的生物学过程。

基于lncRNA-mRNA共表达网络筛选胃癌分期相关的lncRNA

目的构建lncRNA-mRNA共表达网络,探索与胃癌分期相关的lncRNA及其调控关系,为研究胃癌的进展机制及寻找胃癌治疗的潜在靶点提供依据。方法利用TCGA数据库,收集胃癌RNA-seq数据及临床信息数据;采用表达数量性状位点(eQTL)分析与加权基因共表达网络分析(WGCNA)相结合的方法,构建lncRNA-mRNA共表达网络模块,结合临床信息筛选与胃癌分期相关的模块;采用Kruskal-Wallis秩和检验筛选模块内胃癌不同分期差异表达的lncRNA。结果获得286例胃癌组织和30例癌旁对照组织样本的RNA-seq数据;eQTL分析得到5118对顺式作用和1 953 109对反式作用lncRNA-mRNA;2 999个lncRNA和3 884个mRNA纳入WGCNA,产生25个共表达模块,其中与胃癌分期高度相关的模块有3个;模块midnightblue、orange内18个枢纽lncRNA中有14个lncRNA在胃癌不同分期差异表达。结论本研究筛选出14个与胃癌分期相关的lncRNA,这14个lncRNA可能通过调控mRNA的表达影响胃癌的进展,分析其对应的网络调控关系,为研究lncRNA-mRNA调控机制及探索胃癌治疗靶点提供了参考和方向。

HBV^+肝细胞癌患者lncRNA-mRNA共表达网络分析及作用

目的分析乙型肝炎病毒阳性(HBV+)肝细胞癌患者肝组织长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)和信使RNA(messenger,mRNA)的共表达网络,探讨关键lncRNA的作用。方法下载GEO(GSE54238)lncRNA/mRNA表达谱芯片数据,通过生物信息数据分析方法获得不同临床进展阶段的肝细胞癌患者与正常人均具有显著差异的肝组织lncRNA、mRNA表达谱,并构建被DNA元素百科全书数据库(Encyclopedia of DNA Elements,ENCODE)收录的差异lncRNA-mRNA共表达网络。继而分析共表达网络中的mRNA参与的GO、KEGG;并分析与核心lncRNA高度相关的mRNA与患者生存曲线的相关性。结果与5个ENCODE收录的差异lncRNA具有共表达关系的mRNA共有81个(相关系数≥0.90)。lncRNA-mRNA共表达网络中的mRNA主要参与的GO通路有氧化还原、呼吸电子链传递和脂肪酸代谢过程;KEGG信号通路主要有脂肪酸降解、过氧化物酶体增殖物激活受体和β-丙氨酸代谢。与核心LINC01018(又名SRHC)、EHHADH-AS1和F11-AS1高度相关的mRNA SLC2A2、PCK2、EHHADH、F11、FM04和NR1I3与患者生存曲线具有极显著相关性(P<0.01)。结论 LINC01018、EHHADH-AS1、F11-AS1等lncRNA居于LncRNA-mRNA共表达网络的核心位置,在HBV+肝细胞癌发生、发展中具有关键作用,有望成为HBV+肝细胞癌新的诊断和预后指标。

润滑障碍中的lncRNA-mRNA共表达网络的构建及功能预测

目的:通过构建阴道润滑障碍(lubrication disorder,LD)女性阴道上皮组织差异表达lncRNA-mRNA共表达网络,探索LD患者的潜在发病机制。方法:利用以|Log_(2)FC|≥2且校正后P值<0.05,鉴别LD和正常对照组之间的长链非编码RNA(long non-coding RNA,LncRNA)以及mRNA的表达谱,利用Cytoscape软件构建差异表达lncRNA及差异表达mRNA网络,采用Gene Ontology(GO)和KEGG Pathway分析共表达网络中mRNA的生物学功能。结果:通过下一代测序技术,根据|Log_(2)FC|≥2且校正后P值<0.05标准筛选出LD组和正常对照组中共计499条上调表达的lncRNA、337条下调表达的lncRNA,以及1582条上调表达mRNA、633条下调表达的mRNA。随后,通过其中100个lncRNA与311个mRNA构建了基于差异表达的lncRNA和mRNA的共表达网络。最后,共表达网络的功能富集分析表明mRNA主要与心肌相关的疾病和功能有关。结论:LD的发病机制可能与血液循环功能障碍、局部肌肉功能障碍以及cGMP通路等有关,需要相关研究来进一步证实。

成釉细胞瘤患者lncRNA-mRNA共表达网络分析及作用研究

目的分析成釉细胞瘤患者与正常人群基因表达谱芯片差异表达的基因和长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA),探讨关键lncRNA及其参与的信号通路。方法在公共数据库基因表达数据库(gene expression omnibus,GEO)中下载成釉细胞瘤相关芯片数据集GES38494及GES132472,筛选差异表达的基因及lncRNA,构建lncRNA-mRNA共表达网络并分析其参与的GO及KEGG通路,STRING数据库进行蛋白质相互作用分析并筛选核心基因。结果经差异分析共筛选出801个差异表达基因,其中差异表达的lncRNA 6个,与283个mRNA存在共表达关系。lncRNA-mRNA共表达网络中的mRNA主要参与上皮发育、皮肤发育、表皮细胞分化、角化细胞分化、角化作用等生物学功能和干细胞多能性调节通路、胰腺分泌、视黄醇代谢、轴突导向、细胞外基质-受体相互作用、黏着斑等KEGG信号通路。蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)分析中IVL是连接度最大的核心基因,与其共表达的lncRNA MAGI2-AS3表达下调,二者呈负相关。结论经过生物信息学分析,发现成釉细胞瘤患者lncRNA-mRNA共表达网络基因相关信号通路及蛋白质相互作用核心基因,为成釉细胞瘤治疗靶点的选择提供理论基础。

低氧mtDNA3010A/G基因型变异诱导的lncRNA-mRNA共表达网络变化

目的:分析mtDNA3010A/G变异在急性缺氧条件下的长链非编码RNA(lncRNA)和信使RNA(mRNA)的共表达网络变化,探讨关键lncRNA和mRNA在低氧诱导的基因表达调控中的作用。方法:筛选线粒体DNA(mtDNA)3010-5178-10400的基因型组合A-C-C和G-C-C,以骨肉瘤细胞经溴化乙锭处理后形成的无线粒体细胞(ρ0206细胞)为供体,构建mtDNA3010A和mtDNA3010G基因型融合细胞。经1%O 2处理24 h后,采用lncRNA-mRNA共表达芯片检测两种融合细胞的差异表达lncRNA和mRNA,荧光定量聚合酶链式法验证差异显著的mRNA,运用生物信息学方法构建lncRNA-mRNA共表达网络,预测差异lncRNA的靶基因,并对差异显著的mRNA和预测靶基因进行基因本体(GO)和京都基因与基因组大百科全书(KEGG)预测分析。结果:经1%O 2处理24 h后,与mtDNA3010G融合细胞相比,mtDNA3010A融合细胞表达上调的lncRNA有688个,超过2倍的有21个,表达下调的lncRNA有1098个,超过2倍的有4个;表达上调的mRNA有1151个,超过2倍的有14个,表达下调的mRNA有539个,超过2倍的有3个。结论:mtDNA3010A/G基因型变异在缺氧条件下能够影响lncRNA-mRNA调控网络的变化,差异表达的lncRNA和mRNA可能在低氧诱导的基因表达调控网络中发挥重要作用,有望成为从线粒体角度调控低氧反应的靶点。

先天性巨结肠lncRNA-mRNA共表达网络构建和分析

目的通过生物信息学的方法构建先天性巨结肠(Hirschsprung disease,HSCR)调控网络。方法RNA测序检测HSCR组织和正常结肠组织中的长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)和mRNA表达谱。结合GSE96854数据库的mRNA表达谱数据,构建lncRNA-mRNA共表达网络。各选择3个lncRNA和mRNA,采用QPCR验证RNA测序结果。结果RNA测序共筛选出224个lncRNA,其中上调和下调的lncRNA分别为108和116个;785个差异表达的基因(differentially expressed genes,DEGs),其中上调和下调的DEGs分别为82个和703个。DEGs主要富集在cGMP-PKG、NF-κB信号通路等KEGG通路上。在GSE96854数据中,显著上调和显著下调的DEGs分别为1216个和1376个。两个数据集中后共有的DEGs有178个,其中显著下调的DEGs有175个,而显著上调的DEGs仅有3个。蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)结果表明,SNAP25、SYP、ATP2B3和ZAP70位于网络中心的基因,与诸多基因尤其是SNAP25有互作关系。共筛选出146对lncRNA-mRNA调控网络。筛选出AC074286.1-ADRA2A-cGMP-PKG和DUX4L9-ATP2B3-NF-κB信号通路的lncRNA-mRNA通路调控网络。实时定量基因扩增荧光检测结果表明ADRA2A、ATP2B3、TNFSF14、AC074286.1、DUX4L9和REXO1L1P在HSCR中显著下调,且与RNA测序结果一致。结论参与炎症反应、细胞凋亡和神经相关的lncRNA和mRNA分子标志物在HSCR中发挥着重要的作用。

基于加权基因共表达网络分析识别肥胖型多囊卵巢综合征的关键基因

目的 采用加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)方法识别肥胖型多囊卵巢综合征(polycystic ovary syndrome, PCOS)的关键基因,探讨肥胖型PCOS的发病机制。方法 从基因表达数据库(gene expression omnibus, GEO)下载GSE5090芯片数据,通过WGCNA算法分析筛选基因共表达关键模块和核心基因,对关键模块进行GO和KEGG分析,对核心基因进行差异分析以确定肥胖型PCOS的关键基因。结果 在GSE5090芯片数据中,通过WGCNA分析构建出了31个共表达基因模块,其中重褐色模块(MEsaddlebrown)与肥胖型PCOS具有密切的相关性,包含53个基因。对此模块基因进一步筛选,识别出了ZNF492、MED17、CRABP1、KCNV2、KRI1、ACSBG2、MACO1、SCLY、CPSF1、MAGEA8 10个肥胖型PCOS核心基因。对此模块基因进行GO和KEGG分析发现相关基因与脂肪酸代谢关系密切,主要作用于核蛋白,通过调节染色体组织、有机酸分解等发挥生物学功能。进一步对核心基因表达量进行差异分析,基因ZNF492、CRABP1、KCNV2在肥胖对照组与肥胖型PCOS脂肪组织间存在明显差异。结论 ZNF492、CRABP1和KCNV2基因在肥胖型PCOS的发展中可能产生重要生物学意义,其具体机制有待进一步研究。

甘蓝型油菜盐胁迫响应基因表达谱分析及共表达网络的构建

甘蓝型油菜是重要的油料作物,而盐胁迫是影响油菜生长发育的主要环境条件之一,可能会造成油菜减产、品质下降甚至死亡。本研究利用半冬性油菜ZS11作为试验材料,对盐胁迫处理0、0.25、0.5、1、3、6、12和24h的叶片和根系组织进行转录组测序,通过测得的90份RNA-seq数据,获得了油菜响应盐胁迫的高分辨率时间动态转录表达谱。相关性分析发现,样本在盐胁迫处理1 h前后具有明显的早期响应与后期响应的聚类差异。利用DESeq2进行差异基因分析,鉴定出根系以及叶片组织响应差异基因分别为20,462个和29,334个,表明油菜叶片组织的响应程度整体上比根系更剧烈。进一步利用WGCNA分别构建根系以及叶片组织响应盐胁迫的基因共表达网络,从中筛选出与盐胁迫早期响应阶段显著相关的tan和yellow模块,以及与盐胁迫后期响应阶段显著相关的green和red模块,对其进行GO富集分析,并从中分别筛选出早期以及后期响应盐胁迫的核心转录因子41个和26个。功能注释显示4个模块中均存在已知的拟南芥同源基因参与不同阶段的盐胁迫响应,还发现BnWRKY46和BnWRKY57等核心基因在505份盐胁迫处理的油菜群体变异数据中具有丰富的SNPs变异和单倍体类型,表明这些核心转录因子可能是油菜响应盐胁迫的关键候选基因。本研究可为甘蓝型油菜耐盐性改良提供可靠的数据参考和候选基因资源。

通过加权基因共表达网络分析鉴定与病毒性脓毒症儿童患者相关的关键基因

目的通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)鉴定与病毒性脓毒症儿童患者相关的关键基因。方法使用GSE119217数据集进行差异表达基因(DEGs)分析,筛选病毒性脓毒症儿童患者相关的DEGs。采用WGCNA筛选与脓毒症临床特征相关性最高的模块。利用维恩图将所选模块中的基因和DEGs取交集,获得致病基因。利用Cytoscape中的CytoHubba插件选择MCC算法中的前10个基因。结果通过GSE119217数据集筛选出154个与病毒性脓毒症儿童患者相关的DEGs,43个与脓毒症相关的高危致病基因。筛选出前10个基因包括RSAD2、DDX60、IFIT3、IFIT2、IFIT1、ISG15、RTP4、IFI44、USP18、XAF1。这些基因主要与病毒的防御反应、干扰素信号、对生物刺激反应的调节、干扰素刺激基因的抗病毒机制有关。结论RSAD2、DDX60、IFIT3、IFIT2、IFIT1、ISG15、RTP4、IFI44、USP18、XAF1是与病毒性脓毒症相关的高危致病基因,可能通过多种途径影响病毒性脓毒症的发生发展。

荷斯坦奶牛肝脏组织中与泌乳时期及繁殖力相关的基因共表达网络构建

旨在运用加权基因共表达网络分析技术(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)筛选出荷斯坦奶牛(Bos taurus)肝脏组织中与泌乳时期及繁殖力相关的基因。本研究采用GEO数据库中的GSE62159数据集,该数据集分别包含高繁殖力(分泌到配种的平均时间间隔为85.6 d,n=24)和低繁殖力(分泌到配种的平均时间间隔为113.8 d,n=24)健康荷斯坦母牛在妊娠后期、泌乳初期和泌乳中期的肝脏组织转录组数据,使用R语言中的WGCNA包对该数据集进行共表达分析。将所得到的模块与不同泌乳时期以及不同繁殖力进行关联分析,得到目标模块,再依据连接度选择出排名前30的基因作为枢纽基因(Hub基因),对Hub基因进行功能富集分析,使用String网站构建出模块的蛋白互作网络(PPI),并使用Cytoscape软件筛选出Hub基因与蛋白互作分析(PPI)网络核心基因的交集,最终得到肝脏中与泌乳时期及繁殖力相关的目标基因。研究共得到14个模块,其中tan、greenyellow两个模块与泌乳时期相关,black模块与繁殖力相关。对hub基因进行富集分析后,发现肝脏中与泌乳早期相关基因功能主要包括:有物质的合成代谢途径、脂质脂蛋白的基因表达、蛋白质的合成到分泌等;与泌乳中期相关基因功能主要包括:疾病、机体的炎症反应、免疫反应以及急性期等;与繁殖力相关基因功能主要包括:胰岛素抵抗、子宫内膜癌以及癌症等。筛选到的12个肝脏中与泌乳早期相关的目标基因有RPN1、SEC 61A1、SEC 61B、SEC 61G、SSR1、SSR3、STT 3A、DAD1、DDOST、ERLEC1、HM 13和OSTC;6个与泌乳中期相关的目标基因有ITGAL、ITGB2、LAPTM5、PTPRC、C 3AR1和CTSS;4个与繁殖力相关的目标基因有:PDS 5A、ROCK1、AQR和LTN 1。本研究使用WGCNA、PPI、基因功能富集等生物信息学方法,鉴定得到荷斯坦奶牛肝脏中与泌乳时期、繁殖力相关的目标基因,并对目标基因进行了功能富集分析,为高繁殖力及高产奶牛培育方向的科研工作积累了理论资料。

加权共表达网络分析与机器学习识别类风湿关节炎滑膜中的关键基因

背景:类风湿关节炎是一种全身的免疫相关性疾病,主要病理特点是关节滑膜炎性增生及关节软骨的破坏,其发病机制目前尚不明确,迫切需要发现新的具有高度敏感性和特异性的诊断标志物。目的:联合使用生物信息学技术及计算机学习算法,识别并筛选类风湿关节炎患者滑膜中的关键基因,构建类风湿关节炎预测模型并进行验证。方法:从基因表达综合数据库中下载3个包含类风湿关节炎患者滑膜的数据集(GSE77298、GSE55235、GSE55457),GSE77298和GSE55235作为训练集,GSE55457作为测试集,共纳入66个样本,其中类风湿关节炎患者滑膜样本39个,正常滑膜样本27个。应用R语言筛选训练集中的差异基因,然后使用加权共表达网络将训练集中的基因模块化,选出关键模块中的特征基因,将差异表达基因和特征基因取交集,交集基因进入下一步机器学习。采用3种机器学习方法:最小绝对值收敛和选择算子算法、支持向量机-递归特征消除和随机森林算法对交集基因进一步分析获得枢纽基因,将枢纽基因再次相交即得到类风湿关节炎滑膜中的关键基因。以关键基因为变量构建预测类风湿关节炎的列线图模型,推测患者发生类风湿关节炎的危险程度,使用受试者工作特征曲线确定类风湿关节炎预测模型及其关键基因的诊断价值。结果与结论:①通过差异分析,训练集中共筛选出差异基因730个,加权共表达网络分析得到特征基因185个,两者交集基因159个;②最小绝对值收敛和选择算子发现枢纽基因4个,支持向量机-递归特征消除发现枢纽基因11个,随机森林发现枢纽基因5个,取交集后获得关键基因2个(TNS3、SDC1);③基于2个关键基因,在训练集及测试集种构建列线图,其校准预测曲线与标准曲线贴合较好,且预测类风湿关节炎发生的临床效能良好;④上述结果证实,基于生物信息及机器学习算法获得的TNS3和SDC1有可能成为类风湿关节炎诊断和治疗的关键靶点。

荷斯坦牛肌肉组织中与妊娠末期、泌乳期及繁殖力相关的基因共表达网络构建

【目的】筛选荷斯坦牛肌肉组织中与妊娠末期、泌乳期及繁殖力相关的关键目标基因,为进一步开展基因功能研究提供理论依据。【方法】选择GEO数据库中有关荷斯坦牛在妊娠末期、泌乳早期和泌乳中期肌肉基因表达及生育能力的数据集GSE62159,采用加权基因共表达网络分析(Weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)方法进行基因共表达分析,将获得的模块与妊娠末期、泌乳中期及繁殖力性状相关联,选择各模块中连接度处于前30的基因作为枢纽基因(Hub基因),使用String网站对模块进行蛋白互作(Protein-protein interaction,PPI)网络分析,选择PPI网络中节点连接度值排名前30的基因作为核心基因,与Hub基因交集得到在肌肉中与不同生理时期及繁殖力相关的关键目标基因。【结果】研究共分析得到13个模块,其中Green、Blue两个模块分别与妊娠末期、泌乳中期相关,Magenta模块与繁殖力相关。对各目标模块内基因进行功能富集分析,富集结果显示肌肉组织中与妊娠末期相关的基因功能主要有物质代谢、能量代谢、蛋白质合成与分泌、机体对氧化应激的反应及神经退行性变等;与泌乳中期相关的基因功能有干细胞群维持、蛋白质合成与分泌、抗原加工与呈递及多种疾病发生等;与繁殖力相关的基因功能有血管形成、子宫内胚胎发育与肌动蛋白丝结合等。筛选到荷斯坦牛肌肉中与妊娠末期相关的关键基因有3个、与泌乳中期相关的关键基因有1个、与繁殖力相关的关键基因有8个。【结论】鉴定到荷斯坦牛肌肉组织中与妊娠末期相关的基因为EIF5A、ACO2和EEF1G,与泌乳中期相关的基因为EIF4A2,与繁殖力相关的基因为ITGB1、MYH9、TLN1、CAV1、COL4A1、COL4A2、FLNA和HSPG2。

基于加权基因共表达网络和癌症基因组图谱临床数据分析并鉴定肝细胞癌的Hub基因研究

背景 肝细胞癌(HCC)是全球常见的癌症相关死亡的第三大原因,约占所有原发性肝癌病例的90%,其复发率和死亡率较高,目前发生的分子机制仍不清楚。目的 探索HCC潜在的分子机制,发掘新的生物标志物。方法 从TCGA数据库下载RNA-seq表达数据和临床相关信息,通过差异基因表达分析正常肝脏组织与HCC组织的差异基因;对差异表达基因进行富集分析;基于TCGA中HCC的基因表达数据概况,使用WGCNA R包建立共表达网络,进行加权基因共表达网络分析(WGCNA),选择具有临床意义的模块,并筛选候选Hub基因;进一步分析候选Hub基因在HCC组织和正常肝脏组织显著差异表达、与HCC患者总体生存期和无病生存期是否显著相关,最终确定Hub基因;通过人类蛋白质图谱数据库对Hub基因蛋白表达进行验证。结果 本研究的基因表达数据来自50个正常肝脏组织样本和373个HCC组织样本。通过差异基因表达分析发现7 230个在HCC和正常肝脏组织之间差异表达的基因(HCC中3 691个上调基因和3 539个下调基因)。富集分析表明,上调的差异表达基因主要参与细胞周期调控和有丝分裂过程;下调的差异表达基因主要参与小分子代谢和有机酸代谢等过程。WGCNA确定了19个与HCC患者临床特征相关基因模块,通过分析模块与临床特征之间的关系,筛选出青色模块和紫色模块。青色模块基因中同时与患者总生存期和无病生存期强烈相关的前两个基因为VPS45和FAM189B;紫色模块基因中同时与患者总生存期和无病生存期强烈相关的前两个基因分别为CLEC1B和FCN3,因此将VPS45、FAM189B、CLEC1B和FCN3确定为最终的Hub基因。人类蛋白质图谱数据库免疫组织化学染色显示:VPS45和FAM189B在HCC组织中的表达高于正常肝脏组织,FCN3在HCC组织中的表达低于正常肝脏组织,CLEC1B在HCC组织和正常肝脏组织中表达差异不明显。结论 初步确定VPS45、FAM189B、CLEC1B和FCN3可能是HCC的新型潜在生物标志物,这些Hub基因可能为HCC的靶向治疗提供理论基础。

基于血清药物化学与加权基因共表达网络分析探究葛兰心宁胶囊治疗冠心病的作用

目的探究葛兰心宁胶囊治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病(CAD)可能调控的关键靶点基因。方法HPLC法对入血成分进行鉴定,同时借助GSE20680数据集,基于P<0.05标准,筛选出15549个差异表达基因。利用加权基因共表达网络分析,鉴定与疾病相关的模块基因。确定入血成分可能调控的关键靶点基因,进一步取交集,对其靶点进行富集分析,探索关键靶点的功能和参与的通路,并完成其与相关成分的分子对接。通过动物实验验证加权基因共表达网络分析结果。结果鉴定出21种入血成分。GO分析显示,交集基因主要参与凋亡、炎症反应的调控。KEGG分析显示,入血成分治疗CAD主要参与NF-κB信号通路、糖尿病心肌病等相关通路。分子对接实验验证了同时调控关键靶点PTGS2、PLAU 4种入血成分的相互作用。动物实验显示,葛兰心宁胶囊能够降低小鼠主动脉窦的脂质蓄积,缩小斑块面积,减少PTGS2、PLAU表达。结论本研究揭示了葛兰心宁胶囊入血成分及其治疗CAD可能调控的关键靶点基因,为其进一步临床应用提供了重要依据。

应用加权基因共表达网络分析识别肝细胞癌发生和进展过程中关键通路和基因作用研究

目的探讨肝细胞癌(HCC)发生进展过程中功能富集通路和关键基因表达。方法从基因表达数据库(GEO)下载HBV感染不同阶段和正常对照肝脏转录组数据,构建基因网络并使用加权基因共表达网络分析(WGCNA)将基因分类为不同的模块,对相关模块中的基因进行富集分析。应用GEO数据集进一步验证重要基因水平。结果共6145个组间差异基因参与构建加权基因共表达网络,被分为9个模块,进一步描绘了从肝脏早期病变到肿瘤的进化轨迹,从正常组织到癌组织过程中的细胞增殖、DNA损伤修复和细胞衰老相关通路线性激活;随疾病进展,脂质代谢和凝血等肝脏功能相关通路逐渐受到抑制;在肿瘤发生前,慢性炎症期免疫相关通路被激活,后期逐渐趋向于抑制状态;共鉴定出3个重要衰老相关基因,即CCNA2、UBE2C和ANAPC1,并在外部数据集验证了这3个基因水平变化;进一步分析显示上述3个基因水平与肝癌患者不良预后密切相关(P<0.05)。结论通过生物信息学分析,我们初步确定了肝癌发生和进展过程中潜在途径和重要参与基因,为诊断和治疗干预提供了潜在的靶标。

基于加权基因共表达网络探索喉癌干性关键基因

目的采用肿瘤干性指数mRNAsi筛选喉癌相关基因,为喉癌相关研究提供新思路。方法从癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库下载喉癌mRNA表达谱,采用加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)构建基因共表达网络模块,得到干性最显著模块的差异表达基因。采用Cox回归和最小绝对收缩和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)算法建立风险曲线,基于肿瘤免疫功能障碍与排斥(Tumor Immune Dysfunction and Exclusion,TIDE)数据库采用单样本基因集富集分析(single sample gene set enrichment analysis,ssGSEA)探索交集基因的免疫浸润模式,基于CellMiner数据库分析基因药物敏感性,运用基因集富集分析(gene set enrichment analysis,GSEA)富集关键基因在喉癌所参与的功能和信号通路。结果通过WGCNA共构建30个喉癌共表达基因模块,选择浅黄色和紫色共表达基因模块进行Cox回归分析。LASSO算法构建模型筛选得到MTHFD2和TBX2基因,并构建风险曲线,其与浆细胞样树突状细胞(plasmacytoid dendritic cells,pDCs)和辅助性T细胞2(T helper 2 cell,Th2)免疫细胞相关,且低风险组的TIDE评分明显高于高风险组,达沙替尼与基因耐药性增加相关,功能富集显示关键基因可能与角化细胞相关。结论MTHFD2和TBX2基因可作为喉癌mRNAsi相关生物标志物。

基于加权共表达网络分析筛选4个帕金森病的关键基因及免疫浸润分析

目的:通过生物信息学的方法挖掘帕金森病(Parkinson’s disease,PD)的关键基因,为PD提供新的诊断标志物及免疫细胞浸润特征。方法:从高通量基因表达(gene expression omnibus,GEO)数据库下载合并GSE20163和GSE20164数据集并筛选差异表达基因(differential expression genes,DEGs)。采用基因本体(gene ontology,GO)和京都基因和基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)数据库分析预测DEGs的生物学功能,然后进行加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)识别PD相关模块基因,并对DEGs和PD相关模块基因取交集,使用最小绝对收缩和选择算法(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)回归分析缩小交集基因并确定PD关键基因,最后对关键基因进行免疫浸润分析,并用数据集GSE49036对上述4个基因进行验证。结果:共筛选出34个DEGs,主要与神经递质转运、学习记忆和认知等生物学过程相关。共获得WGCNA关键模块基因41个,与DEGs取交集获得19个交集基因,最终通过LASSO回归分析确定SLC18A2、SV2C、CUX2和CALB1共4个PD关键基因,根据受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线显示4个关键基因诊断PD的准确度较高。与对照组相比,PD中未成熟树突状细胞以及γδT细胞表达相对较低,嗜中性粒细胞细胞表达较高。数据集GSE49036验证发现,SLC18A2、SV2C和CUX2在PD和对照组中基因表达差异有显著性意义,且ROC曲线显示诊断PD的准确性较高,而CALB1基因表达差异不显著。结论:利用生物信息学方法筛选出4个PD关键致病基因,首次报道CUX2基因与PD相关性,为PD的诊断和疾病的发生发展机制提供新的线索。