三种神经退行性疾病相关基因互作网络和药物靶点的比较分析

发布时间：2018-04-17 08:49

  本文选题：神经退行性疾病 + PPI网络　； 参考：《合肥工业大学》2017年硕士论文

【摘要】：神经退行性疾病是一类以大脑和脊髓中特定的神经元损伤或丢失为主要病理特征的疾病。根据神经退行性疾病的病理表现可以分为的三种典型的神经退行性疾病,分别是认知型、行动障碍型和炎型神经退行性疾病,而阿尔兹海默症(Alzheimer’s disease,AD)、帕金森症(Parkinson’s Disease,PD)和多发性硬化(Multiple sclerosis,MS)则分别是这三类神经退行性疾病的代表。虽然近年来这些疾病的研究已成为相关领域的热点,但这些不同类型的神经退行性疾病到底有哪些内在联系?其发生发展的分子机制有哪些异同仍然不清楚。鉴于此,本文通过文献检索和数据库挖掘,分别筛选了125个AD相关的基因、288个PD相关的基因和185个MS相关的基因。通过对神经退行性疾病相关基因的比较分析发现了9个在三个神经退行性疾病共同的基因(分别为ACE_HUMAN、APOE_HUMAN、ESR1_HUMAN、HFE_HUMAN、IL10_HUMAN、IL8_HUMAN、MTHR_HUMAN、PON1_HUMAN和TNFA_HUMAN)。随后,通过对神经退行性疾病相关基因的GO功能分析,发现共有37个GO terms在三种神经退行性疾病中均显著富集;其主要与活性氧的生物合成、细胞对生物刺激的反应、脂质相关途径、炎症、衰老等功能相关。进而对目标基因所在的信号通路进行注释(主要基于KEGG、Reactome、BioCyc、PANTHER几大数据库信息)和富集分析,发现了两条在三种神经退行性疾病中均显著富集的信号通路,分别为类风湿性关节炎(Rheumatoid arthritis,RA)和炎性肠病(Inflammatory bowel disease,IBD),暗示这两种疾病与神经退行性疾病间存在联系。然后,从网络水平对三种疾病进行比较分析,找到了25个他们共同交叉的关键节点,为未来设计同时作用于三种疾病的药物提供了有效的提示和数据信息。最后,对已知针对3种神经退行性疾病的药物及其作用的靶标基因进行收集,结合PPI网络分析结果,对药靶基因所在的信号通路及子网络进行分析,发现已经应用的AD、PD和MS药物中,它们所对应的KEGG pathway有很大程度上的重叠,有37条pathway为三种疾病的药物靶点共同的信号通路;且目前还没有针对AD治疗的特异性药物靶标。总之,本论文从多个不同的角度分析多种神经退行性疾病的相关基因、信号通路、蛋白相互作用网络以及相应药物和药靶基因,为深入探索神经退行性疾病的遗传学基础、分子调控机制以及药物开发奠定了理论基础。
[Abstract]:Neurodegenerative diseases are a class of diseases characterized by specific neuronal damage or loss in the brain and spinal cord.According to the pathological features of neurodegenerative diseases, there are three typical neurodegenerative diseases: cognitive, dyskinetic and inflammatory neurodegenerative diseases.Alzheimer's disease (AD), Parkinson's disease (PD) and multiple sclerosis (MS) are the representatives of these three kinds of neurodegenerative diseases.Although the research of these diseases has become a hot spot in related fields in recent years, what are the internal links between these different types of neurodegenerative diseases?The molecular mechanism of its occurrence and development is still unclear.In view of this, 125 AD related genes, 288 PD related genes and 185 MS related genes were screened by literature retrieval and database mining.Based on the comparative analysis of neurodegenerative disease related genes, nine common genes were found in the three neurodegenerative diseases (ACEHUMANMANMANMANMANI APOEHUMANMAN ESR1 HUMANARNARMANARNAR10 HUMANHUMANHUMANHAN HUMANARNMANMANUS, HYMANIL10HUMANHUMANHUMANMANHAN and TNFAVHAN HUMANUS.Then, by analyzing the go function of neurodegenerative disease related genes, we found that 37 go terms were significantly enriched in three neurodegenerative diseases, which were mainly related to the biosynthesis of reactive oxygen species and the response of cells to biological stimulation.Lipid related pathways, inflammation, aging and other functions related.Then the signal pathway of the target gene was annotated (mainly based on several database information of KEGGG) and enrichment analysis. Two signal pathways were found to be significantly enriched in all three neurodegenerative diseases.Rheumatoid arthritis (RA) and inflammatory bowel disease (IBD) suggested a link between these two diseases and neurodegenerative diseases.Then, through the comparative analysis of the three diseases at the network level, 25 key nodes of their common cross are found, which provide effective hints and data information for the future design of drugs acting on the three diseases at the same time.Finally, the known drugs for three kinds of neurodegenerative diseases and their target genes were collected. Combined with the results of PPI network analysis, the signal pathways and subnetworks of drug target genes were analyzed.It was found that the corresponding KEGG pathway overlapped to a large extent, and 37 pathway were the common signal pathways for the drug targets of the three diseases, and there was no specific drug target for AD treatment at present.In conclusion, this paper analyzes the genes, signaling pathways, protein interaction networks and corresponding drug and drug target genes of various neurodegenerative diseases from many different angles, in order to further explore the genetic basis of neurodegenerative diseases.Molecular regulation mechanism and drug development lay a theoretical foundation.
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R741

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本文编号：1762906