人类长寿与衰老差异表达基因挖掘及广西长寿人群差异甲基化基因研究

发布时间：2020-10-22 03:25

　　 【目的】人类的长寿与衰老受遗传因素影响,长寿家族人群相对于非长寿家族人群、老龄群体相对于年轻群体,其基因表达水平有差异,拟从转录组学层面挖掘长寿与衰老差异表达基因,探讨基因表达与长寿和衰老的关系。DNA甲基化是表观遗传学修饰方式之一,它易受环境因素的影响而发生动态改变,与人类长寿、衰老、疾病的发生、发展均有关联。基于以上的研究线索,以广西巴马地区人群为研究对象,筛查长寿相关的DNA差异甲基化位点和基因,并在人群中检测长寿高甲基化基因NFATC1基因的甲基化水平,从表观遗传学对基因调控的角度探索DNA甲基化与人群长寿的关系。【方法】⑴运用WGCNA分析GEO数据库中的长寿人群数据集GSE16717的二代测序数据(RNA-seq),以获取长寿与衰老差异表达基因。在人群中随机抽取不同年龄段的个体、抽取其外周静脉血、提取RNA,用于检测特异性衰老差异表达基因CCR6和ID3的表达水平。⑵在广西巴马地区的长寿家族和非长寿家族中抽取个体,分别组成长寿家族组和非长寿家族组,抽取研究对象的外周静脉血、提取DNA,用于甲基化芯片检测以获取长寿差异甲基化位点和基因。另建立由长寿老人、长寿老人后代组和非长寿家族人群组成的病例对照研究,检测长寿高甲基化基因NFATC1的甲基化水平。⑴获得296个长寿差异表达基因,表达水平与寿命负相关,主要涉及GO:0005634~nucleus、T cell receptor signaling pathway等生物学功能和通路。排名前10的是CAMK4、SLC16A10、EPHA4、TAMM41、MAN1C1、DPH1、SIT1、GMPS、PRRC2B、DEXI等;获得46个衰老差异表达基因,表达水平与年龄负相关,主要涉及GO:0042113~B cell activation and hsa04662:B cell receptor signaling pathways等生物学功能和通路。排名前10的是CR2、VREB3、ID3、MS4A1、TCL1A、CCR6、OSBPL10、USPL1、HS3ST1、SPIB等。⑵特异性衰老差异表达基因CCR6和ID3在不同年龄段人群中表达水平有差异(74岁以下组75岁及以上组),基因表达水平与年龄呈负相关关系。⑶NFATC1、SHC2、ULBP1、CD37、IL11等基因在长寿家族组人群中高甲基化,而MAPK3、PIK3R5、CORO1A、AKT1和PRKCZ等基因发生了低甲基化。⑷NFATC1基因启动子区域chr77157891位点的甲基化水平差异有统计学意义(长寿老人组非长寿家族组,长寿老人后代组非长寿家族组)。77157909位点甲基化水平差异也有统计学意义(长寿老人组长寿老人后代组,长寿老人组非长寿家族组),且在长寿家族后代组与非长寿家族组的男女间比较,该位点的甲基化水平差异有统计学意义(女男,p=0.014)。⑸H19、PFKFB4、SFTPA1基因在长寿家族人群中低表达、高甲基化。【结论】⑴人类的长寿和衰老均与基因差异表达有关,长寿差异表达基因主要参与细胞免疫;衰老差异表达基因主要参与体液免疫,基因表达水平与年龄呈中度相关关系。⑵衰老差异表达基因CCR6和ID3表达水平随着年龄的增加而下降。⑶分别获得了长寿高甲基化与低甲基化基因,长寿高甲基化基因【结果】NFATC1基因启动子区域部分位点的甲基化水平可能与广西巴马地区人群的长寿相关。⑷H19、PFKFB4、SFTPA1既是长寿相关低表达基因,也是长寿相关高甲基化基因。
【学位单位】：广西医科大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R394
【部分图文】：

图 1-1 差异表达基因维恩图Fig 1-1 the Venn plot for the EDGs.侧的蓝色圈代表的是长寿老人与其后代间差异表达的基因数（只因年龄 同所致的差色圈代表的是长寿老人与对照人群间的差异表达基因数（由于年龄与遗传背景 同所间重叠部分即交 指的是两个 中 由年龄 致的表达差异的基因数，粉色的补 传背景所致的差异表达基因数。功构建符合无尺度网络特征的权重基因共表达网络把长寿差异表达基因和衰老差异表达基因的表达数据导入 WGC验是否符合构建无尺度网络模型的要求。如图所示，长寿差异据：当 h=0.9， =14，衰老差异表达基因数据：当 h=0.9， =7 达数据符合无尺度网络特征，可用 WGCNA 进行权重基因共表。

图 1-2 长寿差异表达基因数据的无尺度网络模型拟 分析图Fig 1-2 The free-scale topology model fit analysis for the longevity DEGs.图 1-3 衰老差异表达基因数据的无尺度网络模型拟 分析图Fig 1-3 The free-scale topology model fit analysis for the ageing DEGs.

20图 1-3 衰老差异表达基因数据的无尺度网络模型拟 分析图Fig 1-3 The free-scale topology model fit analysis for the ageing DEGs.注：h：scale free topology model fit signal R2，无尺度拓扑网络拟 指数； ：soft threshold，软阈值。系统默 值 h=0.9，要求 ＞1。2.4 找到有生物学功能和意义的模块及基因基于基因不同的生物学功能，WGCNA 能把功能相似的基因归类至同一个模块中（module）。507 个长寿差异表达基因被聚类在 2 个颜色的模块（青、灰），755 个年龄差异表达基因被聚类在 6 个不同颜色的模块（青、蓝、棕、黄、绿、灰）。图中的每一根枝末代表一个基因，越是远离“树干
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本文编号：2851026