文摘

目的。阿尔茨海默病(AD)被认为是最常见的神经退行性疾病也影响老年人主要致命的疾病之一,因此对社会带来了巨大的负担。因此,识别AD-related中心基因是非常重要的对广告发展新颖的策略。材料和方法。在这里,我们提取的基因表达谱GSE63061国家生物技术信息中心(NCBI)的地理数据库。一旦移走了未经证实的基因芯片,我们标准化后的微阵列数据质量控制。我们利用Limma软件包筛选差异表达基因(度)。我们进行了基因本体论(去)和《京都议定书》百科全书的基因和基因组(KEGG)度的分析。随后,我们构建了一个使用字符串(PPI)蛋白质相互作用网络数据库。结果。我们筛选2169度,由1313度。差别与upregulation和856度对这些功能富集分析表明,免疫反应,中性粒细胞的脱粒,溶酶体,和破骨细胞的分化与upregulation在很大程度上丰富度;肽生物合成的过程,翻译,核糖体,氧化磷酸化。差别极大地丰富度与对这些379个节点和1149 PPI边演示在PPI网络由调节度;202个节点和1963 PPI边缘被显示在PPI网络由度使之抑制。四个中心的基因,包括GAPDH RHOA, RPS29,和RPS27A确认新产生的候选人参与广告病理学。结论。GAPDH、RHOA RPS29, RPS27A预计将广告发展的关键候选人。这项研究的结果可以提供全面深入理解广告的发病机理和潜在的新的治疗靶点。

1。背景

阿尔茨海默病(AD)是典型的海马失忆和认知障碍(1]。它的特点是淀粉样斑块(细胞外),神经原纤维缠结(细胞内),结构和功能变化与内存相关的大脑区域(2,3]。全世界大约有5000万人患有痴呆症,每年大约有1000万新出现的疾病;60 - 70%的病例患者的广告。结果表明,患有痴呆症的人数在世界各地从1990年到2016年增加了两倍多。这一趋势主要是由人口老龄化和增长(4]。由于其发病缓慢或不可见的,很难意识到最初。AD患者的主要表现包括认知功能下降、精神和行为障碍,减少日常生活能力(5]。广告分为三个阶段的恶化程度的认知能力和身体功能(6]。广告摧残了无数人,已成为一个全球首席医疗和社会负担(7]。

众所周知,各种复杂的致病因素,如遗传和环境因素,导致AD的发生(8,9]。到目前为止,它还难以捉摸的机制参与广告的发病机理,和有效的方法是不完整的预防和治疗广告(10]。虽然几个临床治疗应用于打击与广告相关的认知和行为的赤字,他们仍然需要改善由于局限性。

基因芯片技术是一个工具集,安排大量的核酸分子在一系列大规模的小型航母和检测杂交信号的强度与标记样本组合,然后决定了样品检测分子的数量(11]。灵敏度和精度高的优点,速度和简单,并且能够同时检测多种疾病(12]。过去十年见证了十多个的发现和验证的风险基因相关广告。在人类前列腺癌,使用基因芯片技术探讨GAB2人类前列腺癌细胞的作用提供了一个新的治疗前列腺癌的目标(13]。使用lncRNA微阵列基因芯片技术,发现AC002454.1儿童有相当高的表达与急性白血病(14),immunophenotype和预后相关的儿童急性白血病在某种程度上。通过基因芯片技术,它已被确定,mir - 937在外周血单核细胞(PBMCs)是参与川崎病(KD)的发生和发展(15),它提供了一个新的想法KD的预防和治疗冠状动脉扩张。

本文致力于筛选和识别差异表达基因(度)的基因表达谱GSE63061和度与广告有关。我们执行的函数和通路富集分析度和随后的构造(PPI)蛋白质相互作用网络。最后,我们获得了多个基因相关广告:GAPDH, RHOA RPS29, RPS27A。

2。材料和方法

2.1。微阵列数据的提取

的基因表达谱GSE63061 Illumina公司HumanHT-12 V4.0表达式beadchip收购从NCBI的基因表达综合(GEO) (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gds/)[16]。公元72年共有112个样本,包括样品和40个控制样本,进行了研究。

2.2。识别度

我们利用Limma包R识别度,调整值< 0.01。深入分析度,我们构建了一个热图利用Pheatmap包(https://cran.r-project.org/package=pheatmap在R)。

2.3。功能性浓缩度的分析

我们执行的富集分析AD-associated基因通过基因本体论(去)和《京都议定书》百科全书基因和基因组的注释(KEGG)分析利用数据库,可视化和综合发现(大卫;https://david.ncifcrf.gov/tools.jsp)[17]。去条款包含生物过程、分子功能,和细胞组件可以很好地说明了生物功能识别度。作为一个公共百科全书式的数据库,KEGG全面分析了功能和生化途径的选择度。如果 ,结果被认为是具有统计学意义。

2.4。PPI网络度的分析

我们使用字符串数据库(http://string-db.org)[18),申请检索基因构建PPI网络互动。挖出AD-associated中心蛋白质和关键基因,我们获得度之间的交互 然后构造一个PPI网络利用数据库的字符串。最后,我们进行了Cytoscape软件可视化网络和揭示中心度较高的基因在PPI网络(连接节点)。这些基因网络中可能有重要作用。

3所示。结果

3.1。在广告的识别度

所有AD患者和健康人的血液从数据集(GSE63061)是用于我们的研究。我们首先分析了广告样本之间的度和年龄正常样本。我们获得了2169个基因。最重要的基因值RPL36AL, LOC100132795 NDUFA2等等。然后,我们使用一个热图的识别度GSE63061数据库进行聚类分析(图1)。基因是差别与upregulation和基因对这些显示为红色和绿色,分别。1313度是表示与upregulation基因,856度表示。差别基因,对这些

3.2。去KEGG富集分析

为了获得这些度的作用和途径,我们使用在线工具大卫分析1313 upregulation度差别度和856年对这些。功能富集分析表明,这些度upregulation表现出一个重要的协会的免疫反应激活中性粒细胞参与,中性粒细胞的脱粒,免疫介导的中性粒细胞(图2(一个))。溶酶体、破骨细胞分化和吞噬体的重要通路富集这些调节基因(图2 (b))。主要是差别的度对这些基因相关肽生物合成的过程,翻译,核糖体,SRP-dependent cotranslational蛋白质定位膜(图3(一个))。核糖体、氧化磷酸化和非酒精性脂肪肝病(NAFLD)是重要的途径(图差别浓缩这些度对这些3 (b))。

3.3。PPI网络分析

我们进行了PPI网络分析探索互动和中心度的基因。除了断开连接的节点在网络,379个节点(蛋白质)和1149 PPI边缘(交互)在PPI网络由调节度(图4)。同样地,202个节点(蛋白质)和1963 PPI边缘(交互)观察在PPI网络由表达下调度(图5)。考虑到字符串的信息数据库,我们选择顶部节点节点度更高。边的数量呈正相关,其功能在PPI网络的重要性。的边和节点连接行这些基因非常密集。在基因与upregulation、GAPDH和RHOA蛋白质和关键基因被认为是中心。中,差别基因对这些RPS29和RPS27A是最重要的。这表明他们可能在广告发展发挥重要作用。

4所示。讨论

作为一个复杂而难治性神经退行性疾病,广告严重影响人们的生活和生活质量,尤其是对老年人(19,20.]。其发病机制尚不清楚,没有有效的治愈了(21]。因此,广告在人类疾病仍然是一个主要问题。许多假说解释AD的发病机制,包括淀粉样蛋白级联,hyperphosphorylation,神经递质,和氧化应激22,23]。然而,问题的根源和最佳治疗方案仍难以实现。夏等人发现度从单细胞微阵列数据的四个脑区受到广告的影响,构建了一个PPI网络(24]。分析表明,增加氧化应激和神经细胞脂质代谢的变化可能发生的一些事件的早期AD病理。李等人指出,p38MAPK可以调解各种AD-associated事件,即。,the phosphorylation of tau, neurotoxicity, neuroinflammation, and the dysfunction of synapsis. Therefore, inhibiting p38MAPK is a prospective treatment for AD [25]。Kajiwara等人相信caspase-4在小胶质细胞的表达与认知障碍在广告26]。caspase-4进一步的研究将有利于理解AD的病因和治疗广告发现新目标。因此,识别关键基因可能有助于进一步了解阿尔茨海默氏病的发展。

我们使用公共的数据库来识别和屏幕度及相关广告通过各种生物信息学方法的途径。我们确认GAPDH RHOA RPS29, RPS27A中心蛋白质和广告的关键基因。以前的研究已经表明GAPDH是细胞死亡的监管机构,和GAPDH参与肿瘤恶化,已成为一个新的治疗目标。黄等人的研究表明,有丝分裂GAPDH-mediated消除缺陷线粒体和细胞凋亡,从而提供一个潜在的治疗方法治疗亨廷顿氏舞蹈症和其他神经退行性疾病(27]。Mirabello等人指出RPS29小40 s核糖体亚基的组成功能基本上在rRNA处理和核糖体生物起源也报道,RPS29可能导致常染色体显性Diamond-Blackfan贫血(28]。研究人员表明,RPS27A可能是一个潜在的目标间充质干细胞在治疗2型糖尿病(T2DM)病人体内。

功能富集分析显示,度与upregulation主要参与和丰富的免疫反应,嗜中性粒细胞脱粒,溶酶体,破骨细胞分化,等等。Mishra和布林的研究指出,炎症免疫反应是统一的因素,连接每个风险因素的广告(29日]。表现出显著差别的度对这些浓缩在肽生物合成的过程中,翻译、核糖体和氧化磷酸化。贝克等人指出,减少线粒体氧化磷酸化可能导致缺陷的广告,和线粒体功能障碍的早期表现的广告(30.]。

这项研究有一些局限性。首先,由RT-qPCR关键度需要验证。在未来的研究中,我们将收集临床样本验证通过RT-qPCR关键度的表达水平。其次,我们计划进一步探讨广告的关键基因的机制在动物模型。

5。结论

总之,我们确定了AD患者和健康对照组之间2169度。功能富集分析表明,与upregulation显示一个重要度与免疫反应,嗜中性粒细胞脱粒,溶酶体,和破骨细胞分化;表现出显著差别的度对这些与肽生物合成的过程,翻译、核糖体和氧化磷酸化。RHOA,随后,我们确定了GAPDH RPS29, RPS27A PPI网络的关键基因在广告的分析。本研究的目的是为了提高我们对广告的分子机制的理解通过全面的生物信息学分析,可能给一个提示的AD患者的治疗。

数据可用性

和/或使用的数据集分析在当前研究可从相应的作者以合理的要求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

概念和设计是由Huanyin李。发展的方法是由Huiwen Gui,小君江和气功。样本集合是由Huiwen Gui,刘美和小君江。分析和解释数据由Huiwen Gui和小君江。写作,评论,和/或修改的手稿被Huiwen Gui和李Huanyin执行。Huiwen Gui和气功的贡献同样这项工作。