金黄色葡萄球菌生物膜致特应性皮炎的关键基因筛选及验证

摘要

目的 使用生物信息学方法对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,SA)生物膜致特应性皮炎(atopic dermatitis, AD)的关键基因进行筛选、二次探索性分析，并预测潜在治疗药物。方法 从GEO数据库获得GSE32920基因芯片数据，针对SA生物膜对HaCaT细胞基因表达影响进行差异表达基因筛选、GO功能富集分析、KEGG通路富集分析、蛋白互作网络构建及hub基因筛选，筛选出的关键基因及相关通路，在GSE16161和GSE32924两个人体皮肤组织的基因芯片数据进行二次探索性分析。此外，使用Connectivity Map(CMap)平台进行治疗药物的预测。结果 本研究共筛选出SA生物膜对HaCaT细胞基因表达影响的差异表达基因共754个，其中显著上调404个、显著下调350个。GO功能富集分析、KEGG通路富集分析发现，差异表达基因功能主要富集于炎症反应、所参与的信号通路主要富集于IL-17信号通路、TNF信号通路等炎症通路。蛋白互作网络构建、hub基因筛选以及在两个人体数据集的二次探索性分析，最终确定了3个潜在关键靶点基因为：MMP1、CXCL1以及EGR1。CMap平台预测出evodiamine等14种小分子化合物可能成为SA生物膜皮肤感染致AD的潜在药物。结论 炎症通路和MMP1、CXCL1、EGR1三个潜在关键基因，可能是SA生物膜致AD发病的关键因素，预测的小分子化合物为后续药物研究提供线索。

关键词

特应性皮炎 / 金黄色葡萄球菌 / 生物信息学 / 差异表达基因

基金资助

国家自然科学基金项目(82103727); 广东省基础与应用基础研究基金项目(2022A1515010957); 深圳市科技计划资助项目(RCBS20210706092408008)