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題目：線粒體代謝紊亂和免疫浸潤在糖尿病心肌病中的作用:來自生物信息學(xué)分析的新見解

雜志：Journal of translational medicine

影響因子：8.44

發(fā)表時間：2023年2月

數(shù)據(jù)信息

研究思路

糖尿病性心肌病(DCM)芯片數(shù)據(jù)來源于GEO數(shù)據(jù)庫，通過GEO2R篩選差異表達基因(DEGs)，并進行GSEA、GO和KEGG通路分析。獲得線粒體相關(guān)DEGs (MitoDEGs)。構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò)，并通過CytoHubba、MCODE和CTD評分確定與DCM或心力衰竭（HF）密切相關(guān)的hub?MitoDEGs。利用Cytoscape和miRWalk數(shù)據(jù)庫分別預(yù)測MitoDEGs的轉(zhuǎn)錄因子和靶miRNA，并建立調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。用ImmuCellAI分析DCM的免疫浸潤模式，用Spearman方法研究MitoDEGs與免疫浸潤豐度的關(guān)系。建立大鼠DCM模型，驗證hub?MitoDEGs的表達及其與心功能的關(guān)系。

主要結(jié)果

1.?DCM中的DEGs和功能富集分析

對三個DCM相關(guān)的GEO數(shù)據(jù)集進行分析，分別篩選差異表達基因（DEGs）。GSEA顯示，三個數(shù)據(jù)集中的DEGs主要參與脂質(zhì)和脂肪酸代謝及免疫相關(guān)通路，通過GO和KEGG通路對DEGs進行功能富集，發(fā)現(xiàn)主要在線粒體功能及成分、能量代謝、炎癥免疫、缺氧及氧化還原反應(yīng)、免疫等通路。

圖1.DEGs的GO和KEGG富集分析

2.?分析線粒體相關(guān)DEGs (MitoDEGs)，并進行PPI網(wǎng)絡(luò)分析和hub?MitoDEGs的識別

從MitoCarta3.0數(shù)據(jù)庫中檢索線粒體相關(guān)基因，從三個數(shù)據(jù)集中選取與DEGs重疊的基因作為MitoDEGs。將每個數(shù)據(jù)集的MitoDEGs進行組合，得到67個MitoDEGs，其中與正常樣本相比，DCM樣本中表達上調(diào)的基因有35個，下調(diào)的基因有32個。

使用STRING數(shù)據(jù)庫構(gòu)建67個MitoDEGs的PPI，并與Cytoscape進行網(wǎng)絡(luò)可視化。從PPI網(wǎng)絡(luò)中鑒定出11個候選hub MitoDEGs。

圖2. DCM中的MitoDEGs、PPI網(wǎng)絡(luò)分析和關(guān)鍵MitoDEGs的識別

3.?hub MitoDEGs與DCM/HF的關(guān)系，并構(gòu)建MitoDEGs -?TF?- miRNAs調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

應(yīng)用CTD數(shù)據(jù)庫預(yù)測hub?MitoDEGs與DCM/HF之間的關(guān)系(圖5a-b)。通過預(yù)測相關(guān)的TF和miRNAs，探索hub MitoDEGs的上游調(diào)控。利用Cytoscape插件iRegulon預(yù)測hub MitoDEGs的轉(zhuǎn)錄因子，構(gòu)建了包含19個轉(zhuǎn)錄因子的hub MitoDEGs-TF調(diào)控網(wǎng)絡(luò)(圖5c)。利用miRWalk 3.0對hub MitoDEGs的miRNA進行預(yù)測，構(gòu)建MitoDEGs-miRNAs調(diào)控網(wǎng)絡(luò)(圖5d)。

圖3. Hub MitoDEGs與DCM/HF的關(guān)系及MitoDEGs-TFs-miRNAs調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

4.?DCM中的免疫細胞浸潤分析以及Hub MitoDEGs與免疫細胞的關(guān)系

使用ImmuCellAI算法分析36種免疫細胞類型的浸潤情況，并比較了GEO數(shù)據(jù)集中DCM組和CON組的浸潤情況。采用Spearman方法分析hub MitoDEGs與免疫細胞之間的關(guān)系。

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圖4. 免疫浸潤分析和MitoDEGs與免疫細胞的關(guān)系

5.?實驗驗證

構(gòu)建DCM組大鼠模型，通過qRT-PCR檢測9種MitoDEGs在大鼠心室的表達。通過western blotting和免疫組化進一步驗證了DCM組和CON組之間關(guān)鍵蛋白表達。進一步分析hub?MitoDEGs與心功能（EF%、FS%和LVIDs）的關(guān)系。

總結(jié)

這篇文章的分析內(nèi)容比較簡單，主要的亮點就是分析了線粒體相關(guān)基因，以及其與免疫細胞浸潤的相關(guān)性，最后通過動物實驗驗證關(guān)鍵基因的表達。發(fā)到8分+就可以看出線粒體在非腫瘤中的表現(xiàn)依然強勁！

這種干濕結(jié)合的方式可以學(xué)習(xí)起來，是現(xiàn)在發(fā)文的趨勢哦！而且篩選出關(guān)鍵基因后，后面可以設(shè)計“關(guān)鍵基因通過線粒體影響免疫微環(huán)境調(diào)控疾病”等的課題思路~

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