基于生物信息学方法的椎间盘退变miRNA芯片数据

作者：童也; 王宇翔; 徐海栋^*

来源：医学研究生学报, 2019, 32(09): 904-909.

DOI：10.16571/j.cnki.1008-8199.2019.09.002

• 椎间盘退变
• miRNA
• 生物信息学
• GEO数据库
• 靶基因

目的 miRNA在椎间盘退变(IDD)的发生发展过程中发挥重要作用,但其具体作用机制仍不明确。文中旨在寻找IDD的差异表达miRNA并预测其靶基因。方法从GEO数据库中下载椎间盘髓核组织的miRNA表达谱数据,该芯片包含3例IDD患者的髓核组织样本以及3例来源于新鲜外伤性腰椎骨折患者的正常髓核组织样本。利用R软件筛选上述样本的差异表达miRNA,在miRWalk软件中预测差异显著的miRNA靶基因。对差异靶基因进行GO生物学功能富集分析与KEGG通路富集分析,同时使用STRING数据库和Cytoscape软件构建靶基因的蛋白-蛋白互作网络并找出其核心基因。按照退变等级将GSE23130数据分为对照组(Pfirrmann分级≤3级的15个样本)和退变组(Pfirrmann分级>3级的8个样本),分析核心基因的表达水平。结果共筛选出374个差异表达的miRNA,上调的miRNA有189个,下调的miRNA有185个,其中hsa-let-7b-5p下调最明显。分别将上调与下调的中最显著的5个miRNA进行靶基因预测,结果显示hsa-let-7b-5p的靶基因数目最多,共有85个靶基因,包含GPAT4、E2F2、PAK1等。GO富集分析结果显示hsa-let-7b-5p靶基因主要参与细胞周期G1/S相变、靶向膜蛋白的正调控等生物学过程。KEGG通路富集分析结果显示hsa-let-7b-5p靶基因主要富集的信号通路有催乳素信号通路、胰岛素信号转导通路和p53信号通路。Cytoscape软件中的cytoHubba插件分析PPI网络结构找出10个核心基因:CCND2、NRAS、E2F2、E2F6、STX3、CDCA8、RRM2、PPP2R2A、TXLNG、AKT2。hsa-let-7b-5p核心基因的分析结果显示,CCND2、NRAS、E2F2、E2F6、STX3、CDCA8、RRM2、PPP2R2A、AKT2在退变组的表达水平均显著高于对照组(P<0.05)。结论 hsa-let-7b-5p在IDD的髓核组织中显著下调,可能通过调控其靶基因CCND2、NRAS等在IDD中发挥重要作用。

• 单位
  蚌埠医学院; 南京军区南京总医院