基于机器学习筛选阿霉素诱导的心肌病中铁死亡的关键基因与验证

摘要

目的 基于生物信息学分析铁死亡在阿霉素诱导的心肌病（DIC）中的关键基因，结合体外实验验证，探讨铁死亡在DIC中的作用。方法 二价铁荧光染色佐证DIC中心肌细胞发生铁死亡。检索基因表达综合数据库（GEO）得到GSE207737数据集，与检索FerrDb数据库得到的铁死亡相关基因作交集，对交集基因进行基因本体（GO）以及京都基因和基因组数据库（KEGG）富集分析。将最小绝对值选择与收缩算子（LASSO）回归算法和支持向量机递归特征消除（SVM-RFE） 2种机器学习方法得到的基因取交集获得DIC的铁死亡关键基因，并通过实时PCR在正常和DIC模型的H9C2细胞中进行验证，对于生物信息学和实时PCR结果不符者采用Western blotting进一步验证。结果 共获得38个DIC的铁死亡相关基因，GO和KEGG分析结果表明这些基因主要参与细胞代谢，通过机器学习方法获得DIC的铁死亡关键基因为Mpc1、Prdx1、Kdm4a、Alox12b和Tfrc。体外实验结果表明，与正常组相比，DIC模型组Mpc1、Prdx1和Kdm4a mRNA表达显著下调（P <0.001）,Alox12b mRNA表达显著上调（P <0.001），而Tfrc mRNA和蛋白的表达水平均无统计学差异（P> 0.05）。结论 Mpc1、Prdx1、Kdm4a和Alox12b为DIC的铁死亡关键基因，可能成为从铁死亡角度防治DIC的靶点。

关键词

阿霉素诱导的心肌病 / 铁死亡 / 生物信息学 / 基因