基于囊性纤维化疾病分子特征及其作用机制的生物信息学分析

作     者：王小燕 张秋月 胡雨洁 莫之婧 WANG Xiaoyan;ZHANG Qiuyue;HU Yujie;MO Zhijing

作者机构：桂林医学院生物技术学院实验教学中心广西桂林541199 桂林医学院生物技术学院生物化学与分子生物学教研室广西桂林541199 

出 版 物：《吉林大学学报（医学版）》 (Journal of Jilin University：Medicine Edition)

年 卷 期：2022年第48卷第5期

页      面：1290-1297页

学科分类：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(32060159) 广西壮族自治区科技厅自然科学基金项目(2019JJA140462) 广西壮族自治区教育厅大学生创新创业训练计划项目(202110601033)。 

主　　题：囊性纤维化 生物信息学 差异表达基因 hub基因 分子机制 

摘      要：目的:筛选囊性纤维化(CF)特异性相关基因,预测其靶基因,并探讨其作用机制。方方法法:从基因表达汇编(GEO)数据库获取CF样本和正常对照样本的高通量芯片数据集GSE71799、GSE24206、GSE98925和GSE69764,并分为CF组和对照组。采用R软件limma包筛选CF组和对照组差异表达基因(DEGs),使用基因本体(GO)功能注释和京都基因与基因组百科全书(KEGG)对DEGs进行功能和通路富集分析,使用基因集富集分析(GSEA)获取DEGs显著富集的基因集,采用STRING数据库建立蛋白-蛋白互作(PPI)网络,采用Cytoscape软件可视化并筛选hub基因。结果:GEO数据库获取并筛选共429个DEGs (|log2 (FC)|1, P0.05), CF组中显著高表达DEGs 105个,对照组中显著高表达DEGs 324个。GO富集分析,DEGs主要富集于中性粒细胞介导的免疫、趋化因子活动和细胞黏附分子结合等方面;KEGG通路分析,DEGs主要富集于白细胞介素17 (IL-17)信号通路(P0.05)。GSEA分析,DEGs主要富集于信号通路翻译、核糖体RNA(rRNA)处理和线粒体翻译等相关基因集。STRING数据库和Cytoscape软件分析共筛选出基质金属蛋白酶9 (MMP9)、C-X-C基序趋化因子配体2 (CXCL2)、C-X-C基序趋化因子配体3 (CXCL3)等35个hub基因,其中CXCL2和CXCL3 hub基因与DNA甲基化有关联。结论:hub基因可能是CF中调节中性粒细胞免疫的关键基因,通过中性粒细胞介导的免疫和与免疫密切相关的IL-17信号通路相关基因失调可促进CF发生发展,CXCL2和CXCL3基因可能成为CF的DNA甲基化治疗的生物标志物。