【摘要】：背景與目的:尿毒癥是指慢性腎功能衰竭進(jìn)入終末期時(shí)出現(xiàn)的,表現(xiàn)為代謝紊亂、全身多個(gè)器官病變的多種臨床癥狀所形成的綜合征。其病因復(fù)雜,分子機(jī)制上的復(fù)雜程度遠(yuǎn)高于單一疾病。我們認(rèn)為,單純的從單一分子表達(dá)層面去探究尿毒癥的發(fā)病與發(fā)展機(jī)制是具有一定的局限性的。因此,嘗試整合多種分子信息組(omics),從更加全局的角度去研究尿毒癥的分子生物學(xué)機(jī)制并挖掘相關(guān)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò),應(yīng)該是尿毒癥臨床研究的一個(gè)突破的方向。而為了更加全面的揭示尿毒癥的分子機(jī)制,本研究收集了一套包括75個(gè)尿毒癥以及20個(gè)正常人的外周血全基因組表達(dá)譜數(shù)據(jù),通過(guò)基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)、mi RNA富集分析等多種生物信息學(xué)算法對(duì)表達(dá)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析,嘗試從全轉(zhuǎn)錄組多種RNA分子的層面去揭示尿毒癥的分子機(jī)制。方法:(1)收集了一套包括75個(gè)尿毒癥以及20個(gè)正常人的外周血全基因組表達(dá)譜數(shù)據(jù)(來(lái)源于National Center for Biotechnology Information(NCBI)Gene Expression Omnibus(GEO))。使用SAM算法篩選尿毒癥相關(guān)差異表達(dá)基因(|log 2(fold change)|1;FDR0.05);同時(shí)應(yīng)用基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)算法構(gòu)建差異表達(dá)基因的共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)(|r|0.9以及P0.01);而后應(yīng)用MCODE算法提取網(wǎng)絡(luò)中核心基因共表達(dá)模塊(度(degree)閾值=2,節(jié)點(diǎn)值(node score)閾值=0.2,k核心值(k-core)閾值=2,最大深度(max depth)=100);同時(shí)利用功能富集分析尋找模塊相關(guān)的生物學(xué)功能與通路;最后利用mi RNA富集分析,定義模塊上顯著調(diào)控的mi RNA(P0.05)。(2)利用基因芯片重注釋方法對(duì)表達(dá)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行l(wèi)nc RNA重新注釋,然后使用SAM算法定義尿毒癥相關(guān)差異表達(dá)lnc RNA(|log 2(fold change)|1;FDR0.05)。利用基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析構(gòu)建lnc RNA相關(guān)的差異表達(dá)基因的共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)(|r|0.9以及P0.01)。利用starbase V2.0數(shù)據(jù)庫(kù)尋找lnc RNA上游靶向調(diào)控mi RNA分子以及下游互作蛋白質(zhì)。(3)利用cytoscape軟件將mi RNA調(diào)控核心基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)模塊與lnc RNA共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)以及l(fā)nc RNA上下游調(diào)控網(wǎng)絡(luò)整合,得到包含lnc RNA,m RNA以及mi RNA的整體的RNA互作網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的dgree,betweeness,Closeness,Bottleneck拓?fù)鋵W(xué)參數(shù)。將整合網(wǎng)絡(luò)中顯著高dgree,betweeness,Closeness的節(jié)點(diǎn)同時(shí)其節(jié)點(diǎn)間具有互作關(guān)系的分子及互作提取出來(lái),形成關(guān)鍵的尿毒癥相關(guān)的分子網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果:(1)發(fā)現(xiàn)9個(gè)涉及到不同生物學(xué)功能與通路的核心基因網(wǎng)路模塊;這些模塊參與到"蛋白水解(Proteolysis)","生物膜內(nèi)環(huán)境(Membrane-enclosed lumen)"以及"凋亡(Apoptosis)"等生物學(xué)通路。通過(guò)mi RNA富集分析得到15個(gè)模塊上游的關(guān)鍵調(diào)控mi RNA分子。其中mi RNA-21-3p以及mi RNA-210-3p已被其他文獻(xiàn)報(bào)道與慢性腎功能衰竭相關(guān)。(2)發(fā)現(xiàn)3個(gè)lnc RNA(LINC00342,LINC00607,LINC01553)在尿毒癥外周血顯著差異性表達(dá),同時(shí)還利用基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)這三個(gè)lnc RNA可能參與到多種與慢性腎功能衰竭相關(guān)的功能與通路。此外,還進(jìn)一步篩選3個(gè)lnc RNA上下游的互作分子。這些研究結(jié)果說(shuō)明該3個(gè)lnc RNA與尿毒癥相關(guān),且其相關(guān)的分子和功能都值得進(jìn)一步的研究。(3)構(gòu)建了一個(gè)包括lnc RNA,mi RNA以及m RNA的RNA互作網(wǎng)絡(luò)。其核心子網(wǎng)絡(luò)中包含的3個(gè)非編碼RNA(LINC00342,LINC00607以及hsa-mi R-154-5p)以及相關(guān)的基因,都值得進(jìn)一步的研究和驗(yàn)證。結(jié)論:(1)大量差異表達(dá)基因通過(guò)參與到“蛋白質(zhì)水解(Proteolysis)”,“炎癥反應(yīng)(Inflammatory response)”等生物學(xué)功能,影響尿毒癥發(fā)生發(fā)展。(2)LINC00342,LINC00607以及hsa-mi R-154-5p可能通過(guò)參與“炎癥反應(yīng)(Inflammatory response)”影響尿毒癥的發(fā)生過(guò)程。(3)本課題將生物學(xué)功能、基因、lnc RNAs以及mi RNAs聯(lián)系在一起形成整合網(wǎng)絡(luò)模塊,對(duì)闡明尿毒癥的具體分子機(jī)制具有一定基礎(chǔ)性意義。(4)本課題運(yùn)用了多種有力和新穎的生物信息學(xué)研究方法,其研究分析思路,可為其他涉及基因表達(dá)譜實(shí)驗(yàn)的課題提供一定的方法學(xué)參考。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：安徽醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：R692.5

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本文編號(hào)：2366809