子宫内膜异位症差异基因的生物信息学分析

发布时间：2020-10-09 20:46

　　【目的】初步筛选内异症患者异位内膜与在位内膜差异表达的基因,为后续的实验验证研究提供线索。【方法】(1)在GEO(Gene Expression Omnibus)数据库中,以“endometriosis”为关键词检索m RNA芯片。建立纳入标准:来源于人类组织;子宫内膜异位症患者的异位内膜及其在位内膜的配对芯片;来自全基因组m RNA表达的芯片。(2)利用GCBI(Gene-Cloud of Biotechnology Information)对筛选的芯片进行数据处理(P值≤0.01,Q值￡0.01、差异倍数≥2),筛选出2组芯片中差异表达基因的交集。(3)应用DAVID(The Database for Annotation,Visualization and Integrated Discovery)在线数据库对差异基因赋予GO功能注释及KEGG通路分析。(4)筛选出既有GO功能又存在KEGG通路的差异基因。(5)利用String数据库构建差异基因编码的蛋白间相互作用网络,筛选关联性较强的节点蛋白(分值≥0.4)。【结果】(1)满足纳入标准的m RNA芯片有2个,分别是GSE7305和GSE11691。(2)对GSE7305和GSE11691进行数据挖掘,筛选出59个差异基因。其中在2个芯片中均呈低表达的差异基因有43个,均呈高表达的差异基因有10个,表达趋势不同者有6个。剔除表达趋势不同的6个基因,选取剩余的53个差异基因进行后续的功能分析。(3)差异基因的GO(Gene Ontology)分析及KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分析结果:生物学过程共有8个,主要集中在细胞粘附、免疫反应、补体经典激活途径、负趋化性等方面。分子功能共有6个,主要集中蛋白质结合、钙离子结合、细胞外基质结构成分、MHC-II受体活性、3',5'-环核苷酸磷酸二酯酶活性等方面。细胞学组件共有20个,主要涉及在浆膜、浆膜外侧、细胞外区域、细胞表面、细胞外基质、高尔基体膜、溶酶体膜、MHC-II蛋白复合物等。KEGG通路分析,发现35条通路,主要涉及三大类:信号通路(MAPK信号通路、PI3K-Akt信号通路),细胞粘附(细胞粘附分子、局部粘附),免疫相关性疾病的通路(如Ig A肠免疫、类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、同种异体移植排斥、移植物抗宿主疾病、自身免疫性甲状腺疾病、抗原处理和提呈等)(4)筛选到既有GO功能,又存在于KEGG通路的差异基因共9个,分别是AOC3、C3、PDE1A、PDE2A、PDGFA、SLIT2、A2M、HLA-DRB1、HLA-DPA1。(5)蛋白相互作用网络结果显示49个节点,14条蛋白间相互作用,分值较高的部分蛋白为:PTPRC、HLA-DQA1、HLA-DQB1、PTPRC、MCAM、CXCL12、C3、CLU、A2M、TGFBR2、SYNPO、BGN、PDE2A等,其中PTPRC、HLA-DQA1、HLA-DQB1存在显著关联。【结论】(1)本文利用生物信息学方法对公共数据GEO中子宫内膜异位症m RNA芯片进行分析,筛选内异症异位内膜表达的差异基因,最终筛选出差异基因共9个,分别是AOC3、C3、PDE1A、PDE2A、PDGFA、SLIT2、A2M、HLA-DRB1、HLA-DPA1。(2)对差异基因赋予功能分析,发现:ACO3主要参与细胞粘附及苯丙氨酸代谢过程。PDGFA主要涉及MAPK信号通路、PI3K-Akt信号通路、细胞因子受体间相互作用及细胞局部粘附等。C3、A2M参与补体及凝血激活的级联反应。PDE1A、PDE2A主要涉及3',5'-环核苷酸磷酸二酯酶活性、嘌呤代谢。HLA-DRB1、HLA-DPA1主要涉及免疫反应,参与免疫相关性疾病。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R711.71
【部分图文】：

分析方案,样本,芯片

图 1. 差异基因分析方案2.3.1 输入数据并对数据进行分组：组 1 为 GSE7305,将其分为实验组 1：输入 10 个卵巢子宫内膜囊肿的样本芯片据；对照组 1：输入 10 个同患者在位子宫内膜的样本芯片数据。

热图,红色,颜色表,方格

14图 2. GSE7305 中差异基因表达的热图热图：每个方格代表一种基因，颜色表示表达量的大小。右侧颜色栏显示：红色代表高表达，绿色代表低表达，越接近红色，表示该基因的表达量越高。

火山,基因,中筛,中高

图 3. GSE7305 中差异基因的火山图每个点代表一个基因，橘色表示显著差异表达的基因GSE11691 中筛选出的差异基因共有 94 个（P 值 0.01，Q 值 0.01，差异倍数中高表达的差异基因有 22 个，低表达的差异基因有 72 个（见图 4、图 5）。

【参考文献】