文摘
成纤维细胞是重要的细胞类型的皮肤,高度参与伤口再生的过程。在这项研究中,我们试图筛选出新的基因在糖尿病患者成纤维细胞通过生物信息学方法领域扮演重要角色。总共811年和490年(度)和糖尿病之间的差异表达基因正常成纤维细胞中筛选GSE49566 GSE78891,分别。此外,基因和基因组的京都百科全书(KEGG)通路参与2型糖尿病从miRWalk检索。因此,综合生物信息学分析显示共享KEGG DEG-identified和糖尿病引起的通路之间的通路功能丰富的MAPK信号通路,和MAPKAPK3 HSPA2, TGFBR1, p53信号通路参与。最后,ETV4和NPE2被当成目标转录因子MAPKAPK3, HSPA2, TGFBR1。我们的发现可能会把小说在阐明纤维母细胞病理的分子机制在糖尿病患者伤口和定位新的因素促进糖尿病伤口治疗诊所。
1。介绍
随着全球人口老龄化,糖尿病的发病率迅速增长在最近几十年(1]。糖尿病足溃疡(dfu)是糖尿病最常见和严重的并发症之一。据报道,dfu上涨4%,糖尿病的发病率(2]。dfu机制尚不清楚,许多因素导致延迟愈合,扔一个很大的负担在糖尿病患者的伤口3]。早期诊断和干预糖尿病伤口是重要的逆转dfu的不良预后4]。不幸的是,很少有独特的诊断生物标记已报告和证明糖尿病伤口。因此,它是伟大的必要性屏幕出小说诊断生物标记参与糖尿病伤口的发展。
成纤维细胞是重要的细胞类型的皮肤,高度参与伤口再生过程,在伤口愈合行为互动与其他细胞包括角质细胞和内皮细胞(5]。Exosomal miR-20b-5p来源于high-glucose受损的纤维母细胞增殖和分化,和延迟糖尿病伤口愈合,表明成纤维细胞在糖尿病伤口愈合的关键作用6]。此外,累积证据已经证明的重要作用的遗传和表观遗传调控在糖尿病伤口愈合7,8]。
在这项研究中,我们试图确定度调制在糖尿病患者成纤维细胞通过生物信息学方法。这些发现可能提供有用的见解认识dfu患者成纤维细胞病理的分子机制。
2。材料和方法
2.1。度识别
微阵列数据的数据集比较糖尿病和健康对照组筛选从基因表达综合数据库(地理,http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo)。度是由Limma R,值< 0.05被认为是具有统计学意义。R包pheatmap用于可视化Log2信使rna基因的表达。使用Circlize和ComplexHeatmap R,共同确定了不同数据集的度和可视化。常见的圆形染色体的可视化信息度与圆形R中的可视化实现。
2.2。去和KEGG分析
大卫,一个在线生物信息学工具,被用来执行和KEGG分析。十大方面在生物过程、分子功能,和细胞组件和五大KEGG通路被确定使用富集分析。浓缩中心基因分析的结果与GOplot可视化。度被导入到检索的搜索工具相互作用的基因(字符串)来构建PPI网络。然后,PPI网络的TSV文件导入到Cytoscape 3.7.2章。丰富KEGG通路之间的交互计算和可视化Cytoscape 3.7.2章。
2.3。检索KEGG通路参与2型糖尿病和计算之间的共享路径丰富通路和2型糖尿病
miRWalk是一个在线生物信息学阿特拉斯工具。在这项研究中,KEGG途径参与2型糖尿病从miRWalk检索。然后,丰富的交集KEGG通路( )及2型糖尿病有关KEGG途径得到画维恩图(http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/Venn/)。顶部与最小的分享KEGG通路值被选中。建立了浓缩DEG-related KEGG通路的一部分PPT绘图工具。
2.4。有针对性的转录因子预测
http://amp.pharm.mssm.edu/Enrichr/,在线预测工具,被用来预测目标记录共享KEGG途径丰富度的因素。预测结果被Gephi可视化。
3所示。结果
3.1。度识别
数据集的GSE49566和GSE78891从地理,这是人类皮肤成纤维细胞(图的基因1)。2型糖尿病有三个样品和六GSE49566正常。2型糖尿病有六个样品和5 GSE78891正常。446调节和365度使之抑制GSE49566被确定。242调节和248度使之抑制GSE78891被确定。完全,有34个共同度确定。他们STMN2、HAPLN1 PTN、POSTN MAPKAPK3, CDH11, TLE1, ZFAND5, C9orf3, EMX2, TIPRL, MEIS1, FZD6, SLC6A8, SLC7A1, TGFBR1, EMP1, HSPA2, PLCB1, KISS1, HOXD4, EYA2, SERP1, UBL3, GTF2H1, MYO1E, LMAN1, BMP2, CTNNAL1, SDC1, GUCA1A, SUB1, ZC3H15, MBP(图2)。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(一)
(b)
3.2。去KEGG通路富集分析
去分析结果表明,共同度明显富集在骨骼系统开发中,细胞表面,蛋白质绑定,间叶细胞分化,pathway-restricted SMAD蛋白质磷酸化,心脏上皮间充质转变,发展,在子宫内胚胎发育,调节转录,dna模板,骨骼系统形态发生(表1)。KEGG路径分析表明,共同度明显富集在癌症通路,信号通路调节干细胞的多能性,河马信号通路,MAPK信号通路和基底细胞癌途径(表2)。的信息和交互图中演示了和KEGG术语3。
(一)
(b)
3.3。检索KEGG通路参与2型糖尿病和计算之间的共享路径丰富通路和2型糖尿病
KEGG途径与2型糖尿病从miRWalk获得。他们是列在表中3。完全,有44 KEGG通路参与了2型糖尿病的发展。度之间的共同KEGG途径和最高的2型糖尿病价值是MAPK信号通路。MAPK信号通路相关的度(图成立4)。MAPKAPK3、HSPA2 TGFBR1, p53信号通路参与。
3.4。有针对性的转录因子预测
目标记录的因素MAPKAPK3、HSPA2 TGFBR1被获得http://amp.pharm.mssm.edu/Enrichr/,这表明ETV4和NPE2是潜在的。转录因子的关系、度和其他目标基因如图5。
(一)
(b)
4所示。讨论
伤口感染的高风险和治疗失败被发现在糖尿病,和成纤维细胞的异常功能被认为是一个主要问题导致延迟伤口愈合(9- - - - - -11]。明显,成纤维细胞施加一个重要的角色在伤口炎症反应通过释放各种抗菌监管机构,提供一个健壮的防御的皮肤感染(12- - - - - -14]。糖尿病患者容易感染T细胞的特异表达功能,导致应对组织炎症。在这种生物信息学研究,进行功能富集分析,系统的结果表明,最高价值是成纤维细胞MAPK信号通路在度。确定糖尿病伤口愈合和监管角色在MAPKAPK3 HSPA2, TGFBR1。
转录的磷酸化是一种MAPK-dependent监管的修改在细胞反应15]。三个亚科MAPK信号通路被发现,包括extracellular-signal-regulated激酶(ERK MAPK, Ras / Raf1 / MEK / ERK), c-Jun n端或压力激发了蛋白激酶(物、SAPK)和p3816- - - - - -18]。通路被激活后,许多下游激酶目标包括MAPKAPK3可以被激活(19]。最近,一些研究人员已经编造了一个原位注射水凝胶可显著加速通过激活TGF -糖尿病伤口愈合β/ MEK / MAPK信号通路(20.]。同样,钱等人证明了蛋白酪氨酸磷酸酶1 b能增强纤维母细胞增殖和缓解通过激活MAPK / ERK通路,从而促进糖尿病伤口愈合(21]。在当前的研究中,我们发现一个一致的结果,MAPK信号通路中发挥着关键作用在糖尿病伤口愈合的规定,和MAPKAPK3 HSPA2, TGFBR1潜在的这种调节过程的关键基因。此外,发现的潜在目标转录因子MAPKAPK3, HSPA2 TGFBR1基因,我们使用在线软件(Enrichr,http://amp.pharm.mssm.edu/Enrichr/),结果表明,ETV4和NPE2潜在的这些基因的转录因子。因此,假设ETV4和NPE2可能发挥关键作用的调节糖尿病伤口愈合。
生物信息学的研究也存在一些限制。首先,目前的结果是基于一个公共数据库,只有两个数据集包含在我们的研究;应该扩大样本量来减少可能的混杂因素。此外,这是一个纯粹的科学研究;需要更多的实验验证来确认候选路径及其潜在的转录因子。此外,临床标本收集的不同程度的dfu应该验证我们当前的结果。
5。结论
我们的研究结果提出了一个功能丰富MAPK信号通路,重点是潜在作用ETV4和NPE2糖尿病创面再生的调节。当前的研究可能在糖尿病伤口的治疗提供新的治疗靶点。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。