如此簡單的純生信分析也能發(fā)6分+？全靠新角度”內分泌干擾化學物質”！還有比較毒物基

2023-04-06 14:19 作者:爾云間 0人讀過 | 我要投稿

大家好，小云又來更新嘍~?

如果小云說只分析差異表達基因、通路和PPI網絡，就能發(fā)一篇6分+純生信，你信不？

當然，在看到這篇文章之前，小云也不信。

那么作者是如何做到的呢？原來是分析中增加了一步，分析“內分泌干擾化學物質”！

前列腺癌(PCa)的生長依賴于雄激素，如睪酮。這些激素與雄激素受體(AR)相互作用，其相關失調的基因表達與前列腺癌的發(fā)展和侵襲性有關。

由于在環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的內分泌干擾化學物質(EDCs)可以模擬內源性激素，這些環(huán)境化學物質可以激活參與PCa生長和發(fā)育的分子途徑。EDCs與前列腺癌預后不良有關。由于對環(huán)境中的化學物質暴露如何導致侵襲性前列腺癌的分子發(fā)病機制的不完全了解，其預防一直受到限制。

那么就可以利用比較毒物基因組學數(shù)據(jù)庫(CTD)分析基因-疾病-化學物質的關系，推測EDCs通過關鍵基因影響疾病的進展。

題目：內分泌干擾化學物質影響與侵襲性前列腺癌相關的關鍵基因

雜志：International journal of molecular sciences

影響因子：6.208

發(fā)表時間：2023年2月

數(shù)據(jù)信息

研究思路

環(huán)境暴露于內分泌干擾化學物質(EDCs)可能模擬激素參與前列腺癌的發(fā)展。本研究旨在鑒定與PCa關鍵基因相關的EDCs。使用GEO數(shù)據(jù)庫中六個PCa芯片數(shù)據(jù)集，分析差異表達基因。采用綜合生物信息學分析進行富集分析(使用DAVID.6.8、GO、KEGG、STRING、MCODE、CytoHubba和GeneMANIA)。使用化學毒物基因組數(shù)據(jù)庫(CTD)推斷環(huán)境化學品暴露(包括EDCs)的影響。

分析流程圖

?

主要研究結果

1.?分析差異表達基因（DEGs）并進行GO和KEGG富集分析

使用GEO2R在線工具分析6個GEO數(shù)據(jù)集的差異表達基因（DEGs），得到6個數(shù)據(jù)集中重疊的DEGs共369個基因，包括下調基因(260個)和上調基因(109個)（圖1）。對這些DEGs進行GO富集分析和KEGG富集分析，發(fā)現(xiàn)上調的DEGs與鈣信號通路、代謝通路、Rap1信號通路、Ras信號通路顯著相關。

圖1. 分析6個GEO數(shù)據(jù)集的DEGs

2.?構建PPI網絡，篩選關鍵基因

利用STRING數(shù)據(jù)庫工具對DEGs構建PPI網絡?；赑PI網絡，利用MCODE生成2個PPI網絡模塊(圖2A-B)，模塊1包含33個基因，模塊2包含6個基因。

圖2. PPI網絡生成的2個模塊

對上述PPI網絡中排名前20位的基因(節(jié)點)進行分類，共得到了12個hub基因。通過Cytoscape的GeneMANIA插件構建了hub基因及其對相關基因的互作網絡（圖3）。

圖3. 由GeneMANIA生成的hub基因網絡(黑圓)，它們的相關基因(灰圓)，以及網絡的預測權重百分比(物理相互作用，共表達，共定位，遺傳相互作用，通路和共享蛋白域)

3.?驗證Hub基因在PCa組織中的表達

利用TIMER數(shù)據(jù)庫基于TCGA數(shù)據(jù)對PCa和正常前列腺組織中12個hub基因的表達差異進行分析。發(fā)現(xiàn)所有hub基因(5個上調，7個下調)在PCa組織中均發(fā)生了顯著變化。

圖4. 驗證Hub基因在PCa組織中的表達

4.?hub基因的生存分析

使用GEPIA在線工具進行了總生存期(OS)和無病生存期(DFS)分析，發(fā)現(xiàn)有2個基因：CCNA2(上調)和CENPF(下調)顯著影響患者的OS（圖5A-B）。Cox回歸分析顯示，12個hub基因均顯著影響患者的DFS（圖5C-D）。

圖5. OS和DFS分析

基于TCGA-PRAD患者的Gleason評分，使用UALCAN進行基因表達對患者生存的影響。所有hub基因均顯著影響Gleason評分與TCGA-PRAD患者的生存期（圖6）。

圖6. 使用UALCAN進行生存分析

5.?化學-基因相互作用分析

利用CTD數(shù)據(jù)庫進行了基因-疾病聯(lián)系、化學-疾病關系和化學-基因相互作用的分析，并利用PubMed數(shù)據(jù)庫進行交叉引用。維恩圖(圖7)顯示了CTD中與5個上調hub基因和7個下調hub基因相關化學物質的分析。有50種化學物質與5個上調的hub基因相關，186種化學物質與7個下調的hub基因相關，兩者取交集得到22種化學物質，其中有17種被歸類為公認的EDCs，1種化學物質是致癌的。