干擾素特征在幼年型皮肌炎(JDM)中的關(guān)鍵作用
對關(guān)鍵模塊進行后續(xù)分析,以確定關(guān)鍵模塊與具有實質(zhì)性生物學(xué)意義的JDM病理狀態(tài)之間的相關(guān)性(圖6)。可以從圖中發(fā)現(xiàn)三大模塊的相關(guān)性均在0.80以上,p值均小于0.05。
圖6. 三個關(guān)鍵模塊和JDM基因之間的散點圖
3. GO和KEGG富集分析
對關(guān)鍵模塊中的所有基因進行GO和KEGG通路富集,挖掘與JDM相關(guān)的生物學(xué)功能。(圖7)
GO分析的生物學(xué)過程(BP)顯示(圖7A):
藍色模塊中的基因與SRP依賴的共譯蛋白靶向膜的產(chǎn)生、共譯蛋白靶向膜、蛋白靶向ER、核轉(zhuǎn)錄mRNA分解過程和蛋白定位到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的建立有關(guān);
淺綠色模塊中的基因與I型干擾素的響應(yīng)、I型干擾素信號通路、細胞對I型干擾素的響應(yīng)、對病毒的防御響應(yīng)和對病毒的響應(yīng)有關(guān)。
午夜藍模塊中的基因與細胞對化學(xué)刺激的反應(yīng)、細胞外結(jié)構(gòu)組織、細胞外基質(zhì)組織、對有機物的反應(yīng)和細胞運動性有關(guān)。
CC(細胞成分)和MF(分子功能)在三個關(guān)鍵模塊中的路徑富集結(jié)果也可在圖中得出,在此不一一贅述(圖7B&C)。
三個模塊中KEGG通路富集分析結(jié)果也在圖中可以看到(圖7D)。
圖7. GO分析結(jié)果和KEGG富集分析結(jié)果
4. 借助PPI網(wǎng)絡(luò)篩選關(guān)鍵基因和關(guān)鍵模塊
篩選出關(guān)鍵模塊連接讀較高的45個DEG作為候選的樞紐基因,然后根據(jù)STRING數(shù)據(jù)庫構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò),在構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò)的過程中,使用MCODE得分>0的標(biāo)準(zhǔn),選出了28個樞紐基因并構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)(圖8)。(圖中不同的形狀代表了通過分子復(fù)合物檢測(MCODE)構(gòu)建的不同簇,即橢圓代表簇1,三角形代表簇2;顏色由深褐色到淺褐色的變化表示MCODE得分由高到低的變化)
圖8. 45個樞紐基因的PPI網(wǎng)絡(luò)
接著使用另一個GEO數(shù)據(jù)庫(GSE11971)的JDM數(shù)據(jù)進行驗證。最后發(fā)現(xiàn):
SP110、SAMHD1、IFIT5、PLSCR1、IFI16、MX2和CLIC1等7個基因在JDM中顯著上調(diào);
COX5B、COX6A2、COX7C、NDUFA4、NDUFB4、MDH2、ATP5O、ATP5B、RPL21、TPI1、SLC25A3、VDAC1和EIF4B等13個基因在JDM中顯著下調(diào)。
此外這篇學(xué)習(xí)筆記還給出了樞紐基因在JDM發(fā)病過程中的機制圖(圖9)
圖9. 樞紐基因在JDM發(fā)病過程中的機制圖
5. 相關(guān)小分子藥物篩選
利用CMap數(shù)據(jù)庫(一個化學(xué)試劑作用表達譜數(shù)據(jù)庫,研究者可以通過自己做出的疾病表達譜或化學(xué)物質(zhì)刺激后的表達譜所獲得差異表達基因,通過在cMap中的查詢,可以獲得類似表達藥物或者相反表達藥物)進行小分子藥物篩選。篩選標(biāo)準(zhǔn)為p<0.05,從而確定了12種小分子藥物(表1):
阿卡西汀、頭孢糖苷、lanatoside C、去氧胺、法莫宗、他尼霉素和LY-294002可以減緩JDM的發(fā)展;
貝托尼、非洛地平、丙戊酸和西羅莫司可能為JDM提供潛在的治療目標(biāo)。
表1. 篩選得到的12種小分子藥物
小結(jié)
這篇學(xué)習(xí)筆記利用GEO數(shù)據(jù)庫,使用WGCNA進行模塊分析,之后對得到的關(guān)鍵模塊的基因進行GO和KEGG富集分析,得到與關(guān)鍵模塊有關(guān)的生物學(xué)過程,細胞成分和分子功能;然后將篩選得到的差異表達基因進行PPI網(wǎng)絡(luò)分析得到樞紐基因,并通過另一個GEO數(shù)據(jù)集對樞紐基因進行篩選得到20個真正的樞紐基因;最后通過得到的基因篩選得到與JDM有關(guān)的小分子化合物,從而確定了治療靶點和治療抑制劑。

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