人骨髓间充质干细胞成脂分化关键调控基因的筛选

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目的:间充质干细胞(mesenchymal stem cell,MSC)是目前临床软组织工程中应用较为广泛的种子细胞之一。本文通过生物信息学研究方法,筛选与MSC成脂分化相关的基因,并对它们进行调控网络的预测,为阐明成脂分化机制提供新思路。方法:1.利用GEO数据库下载与MSC成脂分化相关的基因表达数据,通过短时间序列表达分析(Short Time-Series Expression Miner,STEM)工具对实验数据进行聚类分析。2.使用DAVID数据库对有意义的模块中的基因进行功能、通路富集分析。接下来通过STRING数据库对得到的基因进行蛋白相互作用网络图(ProteinProtein Interaction,PPI),并筛选出核心基因。3.使用验证数据集经过表达水平和基因相关性验证后得到最终的关键基因。4.使用mi RWALK和mi RDB来预测关键基因的目标mi RNA,绘制m RNA、mi RNA共表达网络图。5.利用TRRUST数据库对上调、下调的基因进行转录因子(Transcription Factor,TF)的预测。结果:1.利用STEM的分析方法,得到8个表达模块具有显著变化意义(P<0.05),并发现有两个模块的基因表达模式呈现连续性,分别是持续上调表达模式的基因簇(共233个基因),和持续下调表达模式的基因簇(共230个基因)。2.通过使用STRING数据库得到上调、下调基因相关的PPI网络图,随后对这些蛋白节点进行DEGREE-score排名,分别将前15个基因认定为上调、下调的核心基因。3.对以上得到的核心基因进行验证。得到7个表达显著上调的基因,分别是ACACB,ADIPOQ,FABP4,LPL,PCK1,PLIN1和ACSL1;得到2个表达显著下调的基因,分别是WNT5A,MMP2。将这些基因认定为成脂分化过程中关键基因。4.对以上得到的关键基因分别构建上调、下调m RNA和mi RNA共表达网络。最终得到了与7个上调关键基因相关的104个靶mi RNA,与2个下调关键基因相关的67个靶mi RNA的网络图。5.将持续上调、下调基因分别输入TRRUST,预测调控基因的TF。结论:分析发现与MSC成脂分化相关的关键上调及下调基因,它们可能在成脂分化过程中起到关键调控作用。并预测与之相关的mi RNA和TF构成的调控网络,为阐明MSC成脂分化机制提供新思路。
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