A549细胞上皮-间质转分化中差异表达基因的生物信息学分析

作     者：杨果 李超 姚武 夏佳蕊 祁远梦 郝长付 YANG Guo;LI Chao;YAO Wu;XIA Jiarui;QI Yuanmeng;HAO Changfu

作者机构：郑州大学公共卫生学院尘肺病教研室河南郑州450000 

出 版 物：《环境与职业医学》 (Journal of Environmental and Occupational Medicine)

年 卷 期：2021年第38卷第3期

页      面：245-253页

核心收录：

学科分类：100405[医学-卫生毒理学] 1004[医学-公共卫生与预防医学(可授医学、理学学位)] 1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(81773404) 

主　　题：A549细胞 上皮-间质转分化 差异表达基因 生物信息学 肺纤维化 

摘      要：[背景]在肺纤维化中,上皮-间质转分化(EMT)具有重要的作用。肺泡上皮细胞的EMT是肌成纤维细胞的一个重要来源。而随着高通量测序技术的发展,利用生物信息学的分析筛选EMT过程中的关键基因(Hub基因)引起了学者们的关注。[目的]分析人肺泡Ⅱ型上皮细胞(A549细胞)相关EMT过程中的差异表达基因,以此筛选肺纤维化相关EMT过程中的Hub基因以及相关的关键信号通路,以期为肺纤维化相关的EMT研究提供新的思路。[方法]从美国国立信息中心的基因表达综合数据库下载芯片数据集GSE17708,运用R语言中的limma包进行差异表达基因的分析。采用DAVID 6.8对差异表达基因进行基因本体(GO)富集分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)信号通路分析,并运用相互作用基因库检索工具数据库和Cytoscape软件绘制蛋白质-蛋白质相互作用网络。利用Cytoscape软件中的CytoHubba插件筛选Hub基因,最后通过实时荧光定量聚合酶链式反应(qRT-PCR)技术对A549细胞相关EMT过程中的Hub基因进行验证。[结果]基于高通量测序芯片的筛选,55个差异表达的基因主要参与的生物学途径包括胶原蛋白分解代谢的过程、细胞迁移正调控、生长负调节、内皮细胞凋亡过程的负调控以及细胞外基质组织;细胞组分的富集结果显示55个差异表达基因集中在胞外区和细胞外间隙;分子功能的富集显示差异表达基因主要具有细胞外基质结构组成、肝素结合、磷脂酰丝氨酸绑定、酶抑制剂的活动、纤连蛋白结合等功能。KEGG结果表明,差异表达基因可能参与细胞外基质受体相互作用、阿米巴类感染、黏着斑的形成、PI3K-Akt信号通路、矿物质吸收、血小板激活、补体及凝血级联反应、小细胞肺癌等信号通路。随后,通过最大团性中心方法筛选出得分最高的前8个基因(THBS1、COL4A1、COL5A1、COL4A2、FGG、SERPINE1、LAMC2、IGFBP5)作为EMT相关的Hub基因,qRT-PCR结果显示IGFBP5在A549细胞中的表达丰度较低,并且与对照组相比,TGF-β刺激A549细胞24 h和72 h的差异并不明显。除FGG在TGF-β刺激A549细胞24 h的时候表达情况与筛选结果不一致外,其他6个Hub基因表达情况与筛选结果一致。[结论]筛选出了7个与肺泡上皮细胞间质转分化相关的Hub基因,其中FGG表达下调,其他基因表达上调。