【目的】人類的長(zhǎng)壽與衰老受遺傳因素影響,長(zhǎng)壽家族人群相對(duì)于非長(zhǎng)壽家族人群、老齡群體相對(duì)于年輕群體,其基因表達(dá)水平有差異,擬從轉(zhuǎn)錄組學(xué)層面挖掘長(zhǎng)壽與衰老差異表達(dá)基因,探討基因表達(dá)與長(zhǎng)壽和衰老的關(guān)系。DNA甲基化是表觀遺傳學(xué)修飾方式之一,它易受環(huán)境因素的影響而發(fā)生動(dòng)態(tài)改變,與人類長(zhǎng)壽、衰老、疾病的發(fā)生、發(fā)展均有關(guān)聯(lián)。基于以上的研究線索,以廣西巴馬地區(qū)人群為研究對(duì)象,篩查長(zhǎng)壽相關(guān)的DNA差異甲基化位點(diǎn)和基因,并在人群中檢測(cè)長(zhǎng)壽高甲基化基因NFATC1基因的甲基化水平,從表觀遺傳學(xué)對(duì)基因調(diào)控的角度探索DNA甲基化與人群長(zhǎng)壽的關(guān)系。【方法】⑴運(yùn)用WGCNA分析GEO數(shù)據(jù)庫(kù)中的長(zhǎng)壽人群數(shù)據(jù)集GSE16717的二代測(cè)序數(shù)據(jù)(RNA-seq),以獲取長(zhǎng)壽與衰老差異表達(dá)基因。在人群中隨機(jī)抽取不同年齡段的個(gè)體、抽取其外周靜脈血、提取RNA,用于檢測(cè)特異性衰老差異表達(dá)基因CCR6和ID3的表達(dá)水平。⑵在廣西巴馬地區(qū)的長(zhǎng)壽家族和非長(zhǎng)壽家族中抽取個(gè)體,分別組成長(zhǎng)壽家族組和非長(zhǎng)壽家族組,抽取研究對(duì)象的外周靜脈血、提取DNA,用于甲基化芯片檢測(cè)以獲取長(zhǎng)壽差異甲基化位點(diǎn)和基因。另建立由長(zhǎng)壽老人、長(zhǎng)壽老人后代組和非長(zhǎng)壽家族人群組成的病例對(duì)照研究,檢測(cè)長(zhǎng)壽高甲基化基因NFATC1的甲基化水平。⑴獲得296個(gè)長(zhǎng)壽差異表達(dá)基因,表達(dá)水平與壽命負(fù)相關(guān),主要涉及GO:0005634~nucleus、T cell receptor signaling pathway等生物學(xué)功能和通路。排名前10的是CAMK4、SLC16A10、EPHA4、TAMM41、MAN1C1、DPH1、SIT1、GMPS、PRRC2B、DEXI等;獲得46個(gè)衰老差異表達(dá)基因,表達(dá)水平與年齡負(fù)相關(guān),主要涉及GO:0042113~B cell activation and hsa04662:B cell receptor signaling pathways等生物學(xué)功能和通路。排名前10的是CR2、VREB3、ID3、MS4A1、TCL1A、CCR6、OSBPL10、USPL1、HS3ST1、SPIB等。⑵特異性衰老差異表達(dá)基因CCR6和ID3在不同年齡段人群中表達(dá)水平有差異(74歲以下組75歲及以上組),基因表達(dá)水平與年齡呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。⑶NFATC1、SHC2、ULBP1、CD37、IL11等基因在長(zhǎng)壽家族組人群中高甲基化,而MAPK3、PIK3R5、CORO1A、AKT1和PRKCZ等基因發(fā)生了低甲基化。⑷NFATC1基因啟動(dòng)子區(qū)域chr77157891位點(diǎn)的甲基化水平差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(長(zhǎng)壽老人組非長(zhǎng)壽家族組,長(zhǎng)壽老人后代組非長(zhǎng)壽家族組)。77157909位點(diǎn)甲基化水平差異也有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(長(zhǎng)壽老人組長(zhǎng)壽老人后代組,長(zhǎng)壽老人組非長(zhǎng)壽家族組),且在長(zhǎng)壽家族后代組與非長(zhǎng)壽家族組的男女間比較,該位點(diǎn)的甲基化水平差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(女男,p=0.014)。⑸H19、PFKFB4、SFTPA1基因在長(zhǎng)壽家族人群中低表達(dá)、高甲基化。【結(jié)論】⑴人類的長(zhǎng)壽和衰老均與基因差異表達(dá)有關(guān),長(zhǎng)壽差異表達(dá)基因主要參與細(xì)胞免疫;衰老差異表達(dá)基因主要參與體液免疫,基因表達(dá)水平與年齡呈中度相關(guān)關(guān)系。⑵衰老差異表達(dá)基因CCR6和ID3表達(dá)水平隨著年齡的增加而下降。⑶分別獲得了長(zhǎng)壽高甲基化與低甲基化基因,長(zhǎng)壽高甲基化基因【結(jié)果】NFATC1基因啟動(dòng)子區(qū)域部分位點(diǎn)的甲基化水平可能與廣西巴馬地區(qū)人群的長(zhǎng)壽相關(guān)。⑷H19、PFKFB4、SFTPA1既是長(zhǎng)壽相關(guān)低表達(dá)基因,也是長(zhǎng)壽相關(guān)高甲基化基因。
【學(xué)位單位】：廣西醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：R394
【部分圖文】：

圖 1-1 差異表達(dá)基因維恩圖Fig 1-1 the Venn plot for the EDGs.側(cè)的藍(lán)色圈代表的是長(zhǎng)壽老人與其后代間差異表達(dá)的基因數(shù)（只因年齡 同所致的差色圈代表的是長(zhǎng)壽老人與對(duì)照人群間的差異表達(dá)基因數(shù)（由于年齡與遺傳背景 同所間重疊部分即交 指的是兩個(gè) 中 由年齡 致的表達(dá)差異的基因數(shù)，粉色的補(bǔ) 傳背景所致的差異表達(dá)基因數(shù)。功構(gòu)建符合無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)特征的權(quán)重基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)把長(zhǎng)壽差異表達(dá)基因和衰老差異表達(dá)基因的表達(dá)數(shù)據(jù)導(dǎo)入 WGC驗(yàn)是否符合構(gòu)建無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)模型的要求。如圖所示，長(zhǎng)壽差異據(jù)：當(dāng) h=0.9， =14，衰老差異表達(dá)基因數(shù)據(jù)：當(dāng) h=0.9， =7 達(dá)數(shù)據(jù)符合無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)特征，可用 WGCNA 進(jìn)行權(quán)重基因共表。

圖 1-2 長(zhǎng)壽差異表達(dá)基因數(shù)據(jù)的無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)模型擬 分析圖Fig 1-2 The free-scale topology model fit analysis for the longevity DEGs.圖 1-3 衰老差異表達(dá)基因數(shù)據(jù)的無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)模型擬 分析圖Fig 1-3 The free-scale topology model fit analysis for the ageing DEGs.

20圖 1-3 衰老差異表達(dá)基因數(shù)據(jù)的無(wú)尺度網(wǎng)絡(luò)模型擬 分析圖Fig 1-3 The free-scale topology model fit analysis for the ageing DEGs.注：h：scale free topology model fit signal R2，無(wú)尺度拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)擬 指數(shù)； ：soft threshold，軟閾值。系統(tǒng)默 值 h=0.9，要求 ＞1。2.4 找到有生物學(xué)功能和意義的模塊及基因基于基因不同的生物學(xué)功能，WGCNA 能把功能相似的基因歸類至同一個(gè)模塊中（module）。507 個(gè)長(zhǎng)壽差異表達(dá)基因被聚類在 2 個(gè)顏色的模塊（青、灰），755 個(gè)年齡差異表達(dá)基因被聚類在 6 個(gè)不同顏色的模塊（青、藍(lán)、棕、黃、綠、灰）。圖中的每一根枝末代表一個(gè)基因，越是遠(yuǎn)離“樹干
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