文摘
阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(低)是一个广泛的呼吸功能障碍,近年来吸引了越来越多的关注。最近,大量的研究表明,DNA甲基化异常epigenetically沉默基因所必需的人类疾病的发病机制。然而,异常的DNA甲基化在阻塞性睡眠的确切机制尚不清楚。在这项研究中,我们从GEO数据库下载低的数据。第一次我们的数据显示520年hypermethylated基因和889年低hypomethylated基因。生物信息学分析显示,这些异常甲基化基因表现出一种与血管生成的调控,细胞凋亡,ERBB2 Wnt信号通路。PPI网络分析显示这些基因之间的相互作用和验证几个中心的基因,如GPSM2 CCR8, TAS2R20, TAS2R4、相关和TAS2R5调节配体Gi-activating GPCR和有丝分裂中期和后期的过渡。总之,我们的研究提供了一个新的提示理解低进展的分子机制,将提供与新生成的低创新的生物标志物。
1。介绍
阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(低),广泛发生呼吸功能障碍,近年来吸引了越来越多的关注(1]。阻塞性睡眠存在恒定的呼吸衰竭患者睡觉时(2]。低可以加重心律失常的发生,肺循环和体循环高血压、心肌梗死、2型糖尿病、脑血管意外、认知障碍,和交通事故3]。先前的报道表明,五年死亡率没有治疗的患者大约达到全球11 - 13% [4]。在过去的几十年中,几个基因被发现与阻塞性睡眠。例如,HIF-1α信使rna显著调节低患者的血浆,表明缺氧信号在这种疾病可能有至关重要的作用。mir - 130与调节细胞凋亡在低的发病机制针对GAX基因。然而,低的确切病因尚不清楚(5]。
几块的研究表明表观遗传机制,包括DNA甲基化、脱甲基、和染色质重塑,展览协会与人类疾病发展(6- - - - - -8]。DNA甲基化是由一系列DNA甲基转移酶和demethylases [9]。众多研究显示,异常的DNA甲基化epigenetically沉默基因对于人类疾病发病机理,以及一些标记DNA甲基化可能成为人类疾病的预后和治疗生物标记(10]。DNA甲基化配置文件是非常有用的探索对疾病分子机制(11]。在过去的几十年里,大量的DNA甲基化数据最近获得高通量DNA甲基化平台(12]。一些研究小组使用这种方法来识别异常甲基化与疾病相关的基因。例如,许等人报道,MAOB和RTP4甲基化中心基因在前列腺癌和新生物标志物的诊断和治疗PCa (13]。如梁等人报道,5增加和81年减少甲基化基因被发现在结肠癌(14]。然而,低的特定基因甲基化的细节仍不得而知。
在我们的研究中,低的在计算机数据和临床数据下载从基因表达综合(GEO)数据库(15]。分子的功能和机制对调制低发展进行评估通过生物信息学分析。识别prognosis-related MeDEGs (PPI)由蛋白质交互网络。总的来说,我们的数据将提供新生产创新低的生物标志物。
2。方法
2.1。数据源
在我们的研究中,DNA甲基化的特定基因的表达谱和临床细节从GSE61463获得低的数据库(https://tcga-data.nci.nih.gov/tcga/)。基因甲基化的微阵列数据集包括16外周血单核细胞(PBMC)样本低患者和7正常人PBMC样本。
2.2。单一基因的DNA甲基化
R 3.4.4软件(https://www.r-project.org/)是用于分析基因表达和甲基化。R包MethylMix执行分析基因表达和甲基化数据针对GSE61463数据(16]。MethylMix应用验证可能协会存在的基因表达和DNA甲基化。正如前面所示的,使用的甲基混合物分析三个部分。根据地理数据,R包limma被用来识别dm。同时,文氏图包R软件执行屏幕由DNA甲基化的基因。
2.3。基因本体论分析
不同甲基化基因的注释的控制下分析了DNA甲基化基因本体论(去)分析(http://david.abcc.ncifcrf.gov/)。数据库的注释、可视化和综合发现(大卫)(http://david.abcc.ncifcrf.gov/)工具应用于获得选择去不同的甲基化基因的DNA甲基化的超几何分布,其次是计算前面所显示的值。 代表了阈值。
2.4。PPI网络建设
验证PPI的信息,我们进行了检索的搜索工具相互作用的基因(字符串)数据库(版本10.5)这部分。为了探索在这些基因的相互作用,我们抨击所有由DNA甲基化的差异甲基化基因数据库的字符串。3.6.1 Cytoscape软件(版本)是应用于建立PPI网络。分子复杂的检测(MCODE)执行选择模块PPI网络的程度 ,节点分 , ,和马克斯。 。大卫是用于分析各模块功能和途径。
2.5。术语和通路富集分析
Cytoscape插件ClueGO用于丰富项目分析和分类。细节在京都基因和基因组百科全书(http://www.genome.jp/kegg/pathway.html)数据库是结合在一起的。根据ClueGO结果,系数反映两条途径或功能之间的关系计算,及其阈值是0.4。同样,相同的颜色代表类似的功能。R的Pathview包(1.4.2版)软件,显示丰富途径,揭示的细节度在一定的途径。 被认为是在所有选择和比较重要的途径。
2.6。建立功能注释的地图
为进一步评估的功能蛋白在PPI网络的表达包括upregulation downregulation,总度,我们进行了ClueGO插件v2.5.0确定蛋白质的生物过程(BP)术语(14)成员。ClueGO集成方面进入一个PPI网络,然后生成一个功能注释地图,代表之间的联系。的得分为0.4显示的物品的相关基因是相同的。此外,KEGG途径应用探索相关基因对应的可能途径。 表现出显著差异。
3所示。结果
3.1。识别由DNA甲基化的基因
完全,1409个基因甲基化在16个有差异PBMC样本低的病人相比,那些在正常的指MethylMix标准。图1说明了肿瘤和正常样本之间的差异甲基化差异。在这些基因中,520个基因(36.91%)被hypermethylated,而剩下的889个基因(63.09%)被hypomethylated。
3.2。分析基因本体由DNA甲基化的基因
去分类术语可能会改变与浓缩。Hypermethylated基因表现出与积极调节血管生成、运输,钠离子运输、多细胞生物的发展,负调控凋亡过程,蛋白质泛素化,cytokine-mediated信号通路,自我平衡的过程中,细胞内信号转导,应对药物或interleukin-1,蛋白激酶信号调节、炎症反应调控,细胞glucuronidation,雌配子代(图2(一个))。同时,hypomethylated基因药物的反应有一定的联系,显示负监管RNA聚合酶II启动子转录或规范Wnt信号通路,心脏发展,peptidyl-tyrosine磷酸化,Erb-B2受体酪氨酸激酶2 (ERBB2)和经典之中Wnt,以及内在的凋亡信号通路,transcription-coupled核苷酸切除修复,细胞蛋白质代谢过程,负调控细胞增殖,积极调节心脏收缩(图2 (b))。
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3.3。KEGG通路基因表达分析由DNA低甲基化
数据显示,hypermethylated基因与药物metabolism-cytochrome P450,化学致癌作用、卟啉和叶绿素代谢,cytokine-cytokine受体之间的相互作用,细胞色素P450-induced外源性物质代谢,类固醇激素生物合成,视黄醇新陈代谢,胰腺分泌,代谢途径,药物metabolism-other酶(图2 (c))。Hypomethylated基因与弓形体病,癌症通路,HTLV-I感染、细胞周期、乙肝、肺结核、misregulation转录的癌症,核糖体,氧化磷酸化(图2 (d))。
3.4。PPI网络分析的基因表达受DNA甲基化
hypermethylated基因的PPI网络包含395个节点和820个边缘(图3)和hypomethylated基因包含756个节点和3780边缘(图4)建立了Cytoscape软件数据库的字符串。CytoHubba应用于屏幕顶部中心基因DNA甲基化的控制下利用Cytoscape软件。然后,模块具有一个MCODE 被选中。它包含11 hypermethylated基因和111边缘和许多基因,如GPSM2 CCR8, CCR3, HTR1F, TAS2R20, TAS2R4, TAS2R5, P2RY13, TAS2R10 ANXA1, C5(图5(一个))。Hypomethylated中心网络包括UFL1 FBXL4、RPS27A SIAH2, CUL3,哥伦比亚大学,KLHL11, UBB, FBXL12, RNF19A, RNF111, GLMN, CUL5, UBE2D1, ANAPC7, UBA5 CDC27, ANAPC4(图6(一))。
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(b)
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3.5。阻塞性睡眠中心PPI网络的功能注释
PPI子网ClueGO提供地图功能注释。中心hypermethylated中心网络参与调节配体:GPCR:胃肠道复杂的水解,配体Gi-activating GPCR充当了GEF Gi(图5 (b))。和中心hypomethylated中心网络参与调节ubiquitinated蛋白质分解代谢的过程中,有丝分裂中期/后期(图的过渡6 (b))。
4所示。讨论
低是一种常见的呼吸障碍,其机制调节这种疾病仍然不清楚(17]。在过去的几十年中,大量的研究表明,DNA甲基化异常epigenetically沉默基因所必需的人类疾病的发病机制。之前有研究表明,特定基因的甲基化交替与人类疾病进展,包括低(18]。例如,黄等人表明TLR6和TLR2在低甲基化异常的组织(19]。陈和香港发现hypomethylation IL1R2,甲基化的基于“增大化现实”技术,hypomethylation NPR2, SP140可能显示为甲基化可能低生物标记(20.]。此外,DNA甲基化的具体报道一个潜在生物标志物在儿童阻塞性睡眠呼吸暂停21]。然而,仍有一个缺乏综合分析不同甲基化基因低的进展。在这项研究中,我们从GEO数据库下载低的数据。第一次我们的数据显示筛选1409年低异常甲基化基因,其中包括520 hypermethylated基因和889 hypomethylated基因。生物信息学分析显示,这些异常甲基化基因表现出一种与血管生成的调控,细胞凋亡,ERBB2 Wnt信号通路。PPI网络分析显示这些基因之间的相互作用和验证几个中心的基因,如GPSM2 CCR8, TAS2R20 TAS2R4, TAS2R5。
生物信息学分析表明hypermethylated基因与血管生成的规定,钠离子运输、凋亡过程中,细胞因子诱导的信号通路。然而,hypomethylated与Wnt基因有关系,ERBB2和内在的凋亡信号通路。据报道上述路径扮演人类疾病的主要调节器。例如,血管生成是一个新的血管形成的既存的血管系统(22]。先前的研究表明血管生成显示重要性在慢性阻塞性肺疾病(COPD)发展(23]。VEGF成员的主要血管生成中介,针对VEGF治疗慢性阻塞性肺病是一个可行的策略。Wnt信号通路激活完成后Wnt seven-way跨膜受体配体结合卷曲的激励Wnt /β连环蛋白或其他信号通路,因此重要的发育和生理过程。超表达或激活erbB-2导致激活多种信号通路介导的地图,PI3激酶,统计家庭。先前的研究表明,磷酸化erbB2受体被激活的间歇性缺氧,这是参与促进血管平滑肌细胞的增殖阻塞性睡眠模式24]。
更重要的是,我们构建了一个PPI网络的hypermethylated基因和hypomethylated基因。中心PPI网络披露的一系列关键在低甲基化基因,包括GPSM2 CCR8, CCR3, HTR1F, TAS2R20, TAS2R4, TAS2R5, P2RY13, TAS2R10, ANXA1, C5, UFL1, FBXL4, RPS27A, SIAH2, CUL3,哥伦比亚大学,KLHL11, UBB, FBXL12, RNF19A, RNF111, GLMN, CUL5, UBE2D1, ANAPC7, UBA5 CDC27, ANAPC4。GPSM2属于蛋白质家族,可调节激活G蛋白和细胞外信号转导的细胞表面受体接受一个完整的细胞反应。耗尽GPSM2-induced随机分布的有丝分裂纺锤体的顶端npc和异常位置皮质并不影响细胞增殖和神经性的部门。CCR8据报道,引起皮肤il - 10 T细胞归巢到炎症组织生产商。Yabe等人报道,CCR8调制直流迁移从皮肤到淋巴结接触过敏(IV型过敏)相关的炎症。2型味蕾(T2Rs TAS2Rs),一种G protein-coupled受体(GPCRs),参与细胞膜信号转导,特别是在应对苦味物质。一般来说,表示T2R可以区分有益或有害的外源性和内源性分子,然后激励以下过程包括利用或消除这些刺激,因此调制顺向代谢和疾病的发展。越来越多的证据显示,T2Rs表现出重要的病因的疾病,遗传变异被认为是修饰符。此外,ClueGO分析表明,中心hypermethylated中心网络参与调节Gi-activating GPCR信号和中心hypomethylated中心网络参与调节有丝分裂中期和后期的过渡。 GPCRs are overexpressed in the carotid body (CB), which played a crucial role in monitoring the blood supplying the brain. GPCRs have a very significant part in evoking CB hyperactivity, hypertension, and cardiac arrhythmia associated with key conditions such as OSA and HF. GPCRs could be activated by multiple ligands, including Gs, Gi, Gq, and G12/13. This study for the first time revealed potential regulators related to the Gi-GPCR complex, including CCR3 and CCR8.
5。结论
第一次集体,我们的数据显示在低甲基化基因不同。进一步的生物信息学分析显示,这些异常甲基化基因有至关重要的作用在低调节血管生成,细胞凋亡,ERBB2 Wnt信号通路。虽然仍然需要更多的确认,我们的研究提供了一个新的提示低进展的分子机制的理解。
数据可用性
所有可用的数据和材料与作者的许可。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
编写、评审和修订手稿被燕李处理。概念和设计被张Yajuan照顾。所有作者阅读和批准的内容,并同意提交审议发表在《华尔街日报》。
确认
这项工作是支持的闵行区科技委员会(授予2014号mhz074,申请人:燕李)。