文摘
客观的。桥本氏甲状腺炎,也被称为慢性淋巴细胞性甲状腺炎,是一种常见的自身免疫性甲状腺炎,主要是发生在年轻和中年妇女。它可以表现为早期甲状腺机能亢进;甲状腺功能减退可能出现疾病的进展。研究表明,多种因素如遗传、环境和自身免疫参与发病机制,但具体机制还不清楚。在我们的研究中,我们试图找到桥本氏甲状腺炎的关键基因和潜在的分子机制提供新的想法桥本氏甲状腺炎的治疗靶点。方法。GSE138198和GSE54958从GEO数据库下载,和两个数据集进行分析。合并后的数据归一化识别差异表达基因(度),去和KEGG富集分析。蛋白质相互作用(PPI)网络和枢纽度之间的基因被确定。我们还利用miRWalk数据库确定监管microrna与度的表达式。结果。我们确认182度之间(160调节和表达下调22日)慢性甲状腺炎患者和健康对照组。去分析表明,度大多集中在检测中涉及的化学刺激感官知觉,中间纤维细胞骨架,和嗅觉感受器活动。KEGG路径分析表明,度主要是与嗅觉传导有关。KRTAP家族的一些成员,HTR5A KNG1, DRD3, HTR1D, TAS2R16, INSL5, TAS2R42, GRM7是最重要的基因在PPI网络中心。LLPH,此外,我们认识到,OTUD4最重要的枢纽和ECHDC1 miRNA-target基因的基因网络。结论。在这项研究中,一系列的生物信息学分析度进行识别的关键基因和通路与桥本氏甲状腺炎有关。这些基因和通路提供了更详细的了解慢性甲状腺炎的发病机制和治疗提供新思路目标的桥本甲状腺炎。
1。介绍
桥本氏甲状腺炎,也被称为慢性淋巴细胞性甲状腺炎,是一种自身免疫性甲状腺疾病,于1912年首次被Hiroshi桥本。他报道了四个慢性甲状腺疾病患者,他称之为甲状腺淋巴瘤,表现为弥漫性淋巴细胞浸润,生发中心,实质萎缩、纤维化和嗜酸性变化在某些甲状腺滤泡细胞(1]。慢性甲状腺炎的发病率约为0.3每年每1000人-1.5例(2),它正逐渐增加。女性的发病率是男性的5 - 10倍,而且随着年龄的增加(高峰年龄是45至65年)(3]。然而,值得注意的是,这种疾病可以在任何年龄的病人进行诊断,包括儿童(4]。HT是易感基因,其中许多免疫细胞和thyroid-specific基因赋予疾病易感性。人们已经发现,HT的发病率增长与环境因素有关,包括改善环境卫生、膳食碘摄入量增加,新的治疗方法和化学药剂。其他不变的诱发因素包括压力、气候、年龄、性别(5]。桥本氏甲状腺炎的诊断是根据临床特征,典型的超声模式,淋巴细胞浸润的细胞学检查,阳性血清甲状腺抗体抗原(包括甲状腺过氧化物酶和甲状腺球蛋白)[6]。HT通常是与其他自身免疫性疾病相关,如脱发、黏膜白斑病,腹腔疾病,1型胰岛素依赖型糖尿病。甲状腺功能的时候HT可能变量,从短的甲状腺机能亢进明显的甲状腺功能减退。如果有明显的甲状腺功能减退,甲状腺素治疗应立即开始(7]。
目前,桥本氏甲状腺炎被认为是多种因素如遗传易感性有关,环境因素和免疫紊乱(8),细胞和体液免疫在疾病的发展中扮演着重要角色。在桥本氏甲状腺炎的病因,过度刺激CD4 +细胞扮演最重要的角色。最近的研究表明,新发现的细胞如调节性T细胞(CD4 + CD25 + HighFoxP3 +)或Th17 (CD4 + IL-17 +)诱导自体免疫性疾病中发挥重要作用[9]。程序性细胞死亡也起着同样重要的作用在甲状腺功能减退的发生和发展10- - - - - -12]。
到目前为止,已发现多个位点与桥本甲状腺炎,如HLA-DR、免疫调节基因(CD40, FoxP3 CD25、CTLA-4 PTPN22),和thyroid-specific基因(促甲状腺素(TSH)受体和甲状腺球蛋白)(13- - - - - -16]。通过分析GSE29315的微阵列数据,郑等人报道,10基因和干扰素-中心γ干扰素-αil - 6 / JAK / STAT3和炎症通路可能促进HT的发生和发展17]。然而,没有研究报道可能的调节机制相关的小分子核糖核酸桥本氏甲状腺炎的发生。
在我们的研究中,GSE138198 GSE54958进行分析的生物信息学方法,和两个数据集相结合进行分析,结合数据规范化辨认(度)的差异表达基因功能富集分析。蛋白质相互作用(PPI)分析和监管microrna是度预测。通过这些分析,我们期望为桥本氏甲状腺炎的发病机制提供了新的见解,并提供一个更详细的分子机制发展的桥本甲状腺炎。
2。材料和方法
2.1。数据选择
GSE138198和GSE54958数据集从地理网站,下载和GPL6244 [hugene-1_0-st] Affymetrix人类基因第1.0位数组(成绩单(基因版本))是用于两个矩阵表达式。GSE138198数据集包括13个样本的桥本甲状腺炎,3正常甲状腺样品,12样本的甲状腺乳头状癌,和8个样本与桥本氏甲状腺炎甲状腺乳头状癌。GSE54958数据集包括7 25甲状腺乳头状癌甲状腺正常样本和样本。因为这两个数据集来自相同的芯片平台,他们可以组合和分析,结合数据规范化。
2.2。数据处理
GSE138198和GSE54958原始数据集使用limma R的包进行评估,以及合并两个数据集进行联合分析。我们首先纠正数据,得到的矩阵表达数据集实验需求的一个子集,然后提取相应的临床信息,后续的分类样本根据表达式的数据样本矩阵。最后,这两个数据集GSE138198和GSE54958结合根据基因ID。合并后的样本归一化排除影响造成的批处理的效果。通过数据处理,最后得到了正常甲状腺样本(7例),对照组与桥本甲状腺炎样本作为治疗组(13例)使用 和调整 识别桥本甲状腺炎的度。
2.3。功能和通路富集分析
基因本体论(去)词浓缩基因和基因组的分析和京都百科全书(KEGG)路径分析、基于R软件,应用的识别度明显丰富的途径。去富集分析包括三个部分:生物过程、分子功能,细胞组件。的http://org.hs.eg.db数据库文件在Bioconductor平台上用于数据库,其中包含28个主流数据文件。我们进行富集分析桥本甲状腺炎的差异表达基因(18[]和KEGG通路富集分析19]分析生物过程和关键途径的差异表达的基因主要是参与,和 富集分析入选标准,和 KEGG浓缩通路分析入选标准。
2.4。PPI网络建设
我们使用在线工具检索搜索工具的相互作用基因(字符串v - 11.0,https://string-db.org/)数据库评估PPI信息。为了评价度之间的交互关系,度被映射到字符串,度之间的互动关系在蛋白质水平筛选构建PPI网络的度差别upregulation和对这些。然后,PPI网络可视化由使用Cytoscape软件。PPI网络的枢纽基因筛选Cytoscape CytoHubba,和前20名中心基因选择进行分析。
2.5。MicroRNA-Target基因网络预测
在疾病状态下,通过转录后的基因表达是受微控制。在这项研究中,miRWalk数据库(http://miRWalk.umm.uni-heidelberg.de/)用于搜索microrna与度有关。miRWalk是公开的综合资源,全面miRNA-target基因数据库,包括预测和实验验证微双- (microRNA的)目标交互,包括人类,老鼠,鼠,狗,牛20.,21]。microrna的结合位点的基因的全长序列不仅记录也与预测绑定信息收集现有的12 miRNA-target预测项目(DIANA-microTv4.0、miRanda-rel2010 DIANA-microT-CDS, miRDB4.0, miRmap, miRNAMap, miRBridge, doRiNA,即。PicTar2 RNAhybrid2.1,皮塔饼,RNA22v2 TargetScan6.2)。
3所示。结果
3.1。识别度在桥本甲状腺炎(HT)
我们确认182度在HT患者中,共有160个调节基因和20个表达下调基因与健康对照组相比。我们起草了一份火山的地图度(图1)和一个层次聚类热图(图的差异表达基因2)。结果表明,有好这些度差异HT患者和健康对照组。OR2J3和IL7R被当成最重要的调节和表达下调基因在HT患者中,分别。
3.2。功能和通路富集分析
我们用R语言使用的差异表达基因分析http://org.Hs.eg.db数据库文件在Bioconductor平台上;总共11的生物过程,分子功能,和细胞组件(数字3和41)和KEGG(表1)被确定。英国石油公司主要集中在检测中涉及的化学刺激感官知觉,检测的化学刺激,和气味的感官知觉参与感官知觉和角质化;CC是主要集中在中间丝,中间纤维细胞骨架,和角蛋白纤维;曼氏金融主要是集中在气味结合,嗅觉感受器活动,trace-amine受体的活动,和G protein-coupled胺。此外,KEGG路径分析表明,嗅觉传导度密切相关。
3.3。PPI网络和基因鉴定中心
我们提交度数据库获取PPI数据字符串。我们使用Cytoscape 3.8.2构建PPI网络(图5),确定了前20基因中心基因(图6)。其中,第一个12属于KRTAP家族的基因,最后8 HTR5A, KNG1, DRD3, HTR1D, TAS2R16, INSL5, TAS2R42,和GRM7调节基因。
3.4。MicroRNA-DEG监管网络分析
图7显示了度的microrna 7表达下调microrna调节OTUD4, 4调节microrna调节LLPH, 3表达下调microrna ECHDC1进行监管。
4所示。讨论
HT被Hiroshi桥本首次发现和描述。它是一种自身免疫性甲状腺疾病(22)和遗传易感性等多种因素有关,环境因素和免疫紊乱(19,20.]。与疾病的发展,可能会出现甲状腺功能减退,使用替代疗法(23- - - - - -27]。它是对理解HT的分子机制具有重要意义。我们下载和分析数据信息13 7 HT患者和健康对照组的地理数据库。我们发现了一个182度,其中包括160调节度和22度使之抑制。在182度,我们注意到IL7R最HT患者表达下调的基因。由这个基因编码的蛋白质是白介素受体7 (IL-7)。这种蛋白质中扮演着重要角色在V (D) J重组淋巴细胞发展和对T细胞的正常发展和体内平衡至关重要。这种受体的功能要求白介素2受体γ链,这是一个由多种细胞因子受体γ链的共享。的背叛这个基因可能与重度联合免疫缺陷(SCID) [28- - - - - -34]。研究表明,IL7R信号对胸腺细胞的发展至关重要35,36]。日本曾有一项研究发现,没有显著差异IL7R和共同的细胞因子受体的表达水平γ链之间的CLTH、控制和TL情况下,但伊什方法显示与CLTH相比,细胞表达IL-7 TL的数量显著增加,但这项研究并没有使用伊什方法比较IL-7 CLTH和控制情况下的表达水平(37]。IL7R在HT的作用需要进一步研究。度增加,HT OR2J3是最调节基因,编码一个G protein-coupled受体(GPCR)函数作为一个嗅觉受体。嗅觉受体与气味分子的鼻子,引发神经反应,引发嗅觉。这个基因位于6号染色体上的一个集群类似于嗅觉受体基因编码(38,39]。没有研究表明OR2J3 HT有关,它是一种新的生物标志物对HT的发生。
在我们的研究中,最重要的是去英国石油(BP)术语度检测的化学刺激感官知觉。OR1N1、OR5M10 OR51V1是HT的发展新的生物标志物。最重要的去曼氏金融术语是嗅觉受体的活动。最重要的CC项是中间纤维细胞骨架。KRTAP5-7、KRTAP19-8 KRTAP5-11 FT1D开发的新的生物标记。OR4N4有重大改变基因表达在人类暴露于高剂量辐射后甲状腺上皮细胞系(40],OR8B12 OR56A3, OR4N4都是新生物标志物HT的发展。
嗅觉传导度是最重要的KEGG通路,和OR7G1 OR8I2, OR9K2, OR2M5, OR52N1 HT进展的新生物标志物。
在这项研究中,KRTAP家族的一些成员,HTR5A KNG1, DRD3, HTR1D, TAS2R16, INSL5, TAS2R42, GRM7被看作是对基因在PPI网络中心。Keratin-associated蛋白质(KRTAP)头发的主要成分是41]。KNG1被认为是与甲状腺癌的发生(42]。INSL5和INSL3都是胰岛素样激素总科的成员。研究表明,INSL3激素调节肿瘤和增生性人类此外,我们表明INSL3亚型可能作为肿瘤标志物和增生性人类此外(我们43),但没有报告INSL5之间的相关性和HT。TAS2Rs控制甲状腺激素的分泌,这一规定可能与甲状腺疾病的易感性。TAS2R受体激动剂可以抑制基本和碘化TSH-dependent流出。TAS2R可能调解保护性反应过度摄入的有毒物质,作为新药用于治疗甲状腺功能减退或甲状腺机能亢进。TAS2R受体的基因变异可能会改变乳头状甲状腺癌(PTC)的风险44,45]。他们是新生物标志物HT的发生。
OTUD4、LLPH ECHDC1 miRNA-target最重要的三个目标基因的基因调控网络。OTUD4经常是第五个突变基因在甲状腺癌,甲状腺和变异率是2%46]。LLPH和ECHDC1新生物标志物HT的发展。
当我们搜索的文章中,我们发现有一个生物信息学分析HT曾经甲状腺生理增生(TPH energy)作为对照组,不健康的甲状腺组织,所以我们没有相似的结论(17]。没有其他的发现报告HT基因和通路中心。我们的生物信息学分析的结果将有助于未来研究HT。
我们的研究有一定的局限性。我们只找到2矩阵对HT GEO数据库中的数据集。其中一个是关于HT和PTC,没有健康甲状腺样本作为对照,所以我们没有使用它。我们使用的GSE138198数据集包括13例HT和3健康甲状腺样本。因为有更少的健康的样本,我们结合7健康甲状腺GSE54958的样本数据集从相同的芯片平台和3健康甲状腺样本在GSE138198数据集进行分析和归一化合并后的数据扩大健康甲状腺组织样本。考虑到潜在的偏差分析,我们将在后续工作进行进一步的分子生物学实验验证中心的功能基因在细胞或标本级别。
5。结论
我们的研究提供了一个综合度寻找相关分子机制的生物信息学分析HT的进展。我们发现一些有意义的基因研究HT进展的分子机制。进一步的实验在细胞或标本级别将确认这些度的作用在HT的进展。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
作者的贡献
康丽邱和李Kai贡献同样工作和被认为是co-first作者。