甲基化测序和转录组整合分析黄韧带肥厚的分子机制

Molecular mechanisms of ligament flavum hypertrophy:analysis based on methylation sequencing and transcriptome integration

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摘要背景:黄韧带肥厚是腰椎管狭窄症的最主要病因,是多个病理因素共同作用的结果,目前黄韧带肥厚的分子机制、作用通路尚不明确,缺乏有效的非手术治疗方案.目的:使用甲基化测序和转录组整合分析方法,研究黄韧带肥厚发生发展的分子机制.方法:收集5个正常黄韧带组织和5个肥厚黄韧带组织,采用甲基化测序记录异常甲基化位点和甲基化状态,采用转录组整合分析记录异常表达的基因,取二者交集中甲基化水平与表达水平负相关的基因.采用GO和KEGG富集分析研究差异基因表达的主要功能通路和分子功能.使用PPI互作分析筛选调控黄韧带肥厚的关键基因.结果与结论:对两组黄韧带行甲基化测序发现高甲基化位点37 173个,低甲基化位点10 583个,转录组整合分析发现异常表达基因720个,其中463个上调基因、257个下调基因.两者重叠基因383个,其中192个基因甲基化水平与表达水平负相关.GO功能通路分析结果显示分子功能富集到10个条目,细胞组分富集到15个条目,生物学途径富集到30个条目.KEGG通路富集分析结果显示,192个基因主要富集到PI3K-Akt信号通路、Rap1信号通路、Focal adhesion信号通路、信号通路等9条通路.PPI互作分析筛选出PPARG、EGFR、CNR1、TNF和COL11A2 5个基因可能是调控黄韧带肥厚的关键基因,主要通过调控组织纤维化、细胞增殖分化、炎症因子水平、胶原纤维表达水平等途径影响黄韧带肥厚的发生发展.