利用生物信息学探究狼疮肾炎中细胞因子-细胞因子受体通路关键基因的研究
Identification of hub genes related to the cytokine-cytokine receptor pathway in lupus nephritis and immunity analysis based on bioinformatics
摘要目的 利用生物信息学探究狼疮肾炎(lupus nephritis,LN)中细胞因子-细胞因子受体通路的关键基因,并探讨其在LN中的机制及提供潜在治疗靶点.方法 研究通过基因表达综合数据库(gene expression omnibus,GEO)数据集GSE113342获取LN的差异表达基因(differentially ex-pressed genes,DEGs),并利用Metascape对DEGs进行基因本体论(gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)分析.挑选富集在细胞因子-细胞因子受体相互作用通路的DEGs作为关键基因进行后续分析.通过STRING平台构建DEGs的蛋白互作网络(protein-protein interaction,PPI)网络,并通过Cytosape软件筛选核心基因.使用GSE32591和肾病临床数据库(Nephroseq)平台对关键基因验证.然后通过CIBERSORT平台对核心基因进行免疫细胞分析,Nephroseq平台进行临床特征相关性分析.最后通过NetworkAnalyst数据库对核心基因的转录因子(transcription factor,TF)和微小核糖核酸(microRNA,miRNA)与信使RNA(messenger RNA,mRNA)之间进行探究.结果 通过GSE113342筛选出LN相关105个DEGs.通过GO和KEGG分析鉴定出在细胞因子-细胞因子受体通路中富集的15个DEGs.然后通过PPI网络以及Cy-tosape软件中分子复合物检测(molecular complex detection,MCODE)模块分析,筛选出6个基因,即趋化因子CC基序配体[Chemokine(C-C motif)ligand,CCL]2、CCL3、白细胞介素1β(interleukin 1β,IL-1β)、干扰素β1(interferon β1,IFN-β1)、集落刺激因子1受体(colony stimulating factor 1 receptor,CSF1R)、肿瘤坏死因子.通过GSE32591和Nephroseq平台验证,得到IL-1β和CSF1R两个核心基因.对核心基因与免疫细胞相关性分析发现,IL-1β与幼稚B细胞、浆细胞等呈负相关,与嗜酸性粒细胞呈正相关.CSF1R与静息肥大细胞呈负相关.对核心基因与临床特征相关性分析发现,CSF1R与肾小球滤过率之间呈现负相关,与血肌酐之间呈正相关.最后研究构架了两个核心基因的TF及miRNA网络.结论 研究发现,IL-1β和CSF1R可能作为细胞因子-细胞因子受体通路的关键基因参与炎症反应、免疫过程,从而影响LN疾病的进展.
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