生物信息学分析鉴定干扰素调节因子7作为早期糖尿病肾病免疫损伤枢纽基因的研究

摘要

目的 分析糖尿病肾病(DN)中肾小管差异表达基因(DEGs)的生物学功能和潜在机制。方法 从NCBI-GEO数据库中检索获得GSE95376高通量测序数据，利用ARCHS4数据库及R语言软件相关程序包处理、分析并筛选出DEGs,应用CTD数据库搜索DN相关基因，最终筛选出CTD数据库与NCBI-GEO测序数据共有的差异表达基因(co-DEGs)。应用Cytoscape软件构建co-DEGs编码蛋白质的相互作用网络及模块分析，并利用DAVID 6.8在线生物信息数据库对co-DEGs进行京都基因和基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genesand Genomes, KEGG)通路和基因本体论(GO)富集分析。将富集在Module-1的基因与富集在免疫反应集群中的基因进行维恩图分析，鉴定出免疫应答核心基因群，应用cytoHubba插件筛选出最关键的枢纽基因。通过体外细胞实验对枢纽基因进行进一步验证。对枢纽基因进行通路分析，绘制整合的信号通路图。结果 通过ARCH4数据库及R语言软件的limma软件包分析GSE95376数据集，发现早期DN小鼠的4个干预时间点有435个DEGs,其中表达上调的基因130个，表达下调的基因305个。将上述CTD数据库DN(CTD-DN)相关基因与GSE95376数据集4个时间点co-DEGs进行维恩图可视化分析，找到229个co-DEGs。利用STRING在线工具分析该229个DEGs编码的蛋白质间的相互作用关系，使用MCODE插件筛选出最重要的模块Module-1,提示该模块中的26个基因之间关系紧密，其主要功能：对病毒的防御反应、应对病毒、免疫系统过程、先天免疫反应、细胞对IFN-β的反应。进一步将26个基因与富集在免疫应答集群中的DEGs进行维恩图分析，得到11个参与免疫应答的关键DEGs:干扰素调节因子7(IRF7)、IIGP1、IFIT3、OASL1、DDX58、IFIT2、IFIT1、IFIH1、RSAD2、HERC6和BST2。应用Cytoscape软件的4种不同的计算方法(MCC、Degree、EPC和MNC)得出排序，均提示IRF7位于这11个差异基因相互作用的核心位置。结论 免疫过程在早期DN肾小管损伤中起着重要作用。枢纽基因IRF7参与了这一过程。

关键词

糖尿病肾病 / 干扰素调节因子7 / 生物信息学 / 免疫损伤 / 差异表达基因