基于GEO数据库对儿童哮喘急性发作靶基因的生物信息学分析

作者：张迪; 姜凡; 刘璐佳; 景伟超; 王有鹏^*

来源：生命科学研究, 2021, 25(01): 70-79.

DOI：10.16605/j.cnki.1007-7847.2020.08.0244

• 儿童哮喘
• 生物信息学
• 差异表达基因(DEGs)
• 关键基因
• 分子生物学机制

为了通过生物信息学技术筛选并分析关键基因以探究儿童哮喘急性发作的病理机制,从GEO数据库下载儿童哮喘急性发作相关基因芯片数据集(GSE103166),用R软件包工具筛选出哮喘急性发作患儿与健康儿童的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),用DAVID (version 6.8)在线工具获取DEGs列表的GO和KEGG注释结果,同时通过STRING (version 11.0)获取其蛋白质互作数据,应用Cytoscape及其插件MCODE构建蛋白质互作网络、鉴定关键基因。结果显示,共筛选出78个DEGs,其中上调基因共49个,下调基因共29个。这些DEGs主要富集于核质转运调控、免疫系统过程调节等生物过程;核小体、DNA包装复合物等细胞组分; Rho GTP酶结合、离子型谷氨酸受体结合等分子功能。KEGG通路分析结果提示其主要富集在系统性红斑狼疮和哮喘信号通路。在这些DEGs中,筛选得到一个基因模块, GO分析显示该模块主要富集在γ干扰素介导的信号通路、通过MHCⅡ类分子进行抗原加工和外源性抗原肽的呈递、通过MHCⅡ类分子进行抗原加工和抗原肽的呈递等生物过程; MHCⅡ类蛋白复合物、内质网膜腔侧、内质网膜腔侧组成部分等细胞组分;MHCⅡ类受体活性、抗原肽结合、跨膜信号受体活性等分子功能。KEGG通路分析提示该模块主要富集在哮喘、移植物抗宿主病、同种异体排斥反应等通路。该基因模块涵盖5个关键基因,分别为HLA-DPB1、HLADQB1、HLA-DQB2、MT2A和KIF11。上述分析结果表明,文中筛选的DEGs和关键基因有助于加深对儿童哮喘急性发作病理机制的理解,其中HLA-DPB1、HLA-DQB1、HLA-DQB2等关键基因已得到相关研究的验证,未经证实的MT2A、KIF11关键基因,可能是儿童哮喘急性发作研究的新靶点。

• 单位
  第二临床医学院; 黑龙江中医药大学