实验研究
生物信息学方法对地塞米松致开角型青光眼潜在靶基因的确定和分析
中华实验眼科杂志, 2023,41(2) : 127-133. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20211214-00683
摘要
目的

利用生物信息学方法寻找地塞米松致开角型青光眼的潜在靶基因。

方法

在GEO数据库检索激素类青光眼相关数据集,选取数据集GSE16643、GSE37474和GSE124114,采用GEO2R分析,对GSE37474和GSE124114差异表达数据进行GSEA分析,并对3个数据集差异表达数据绘制Venn图取3个交集数据集,通过基因本体论(GO)/京都基因与基因组百科全书(KEGG)对交集基因注释和富集分析并比对GTEx Portal的正常组织,通过STRING得到对应的蛋白网络,最后将找到的候选基因在UCSC和JASPAR上查找转录因子。将人眼原代小梁细胞分为地塞米松组和对照组,分别用500 nmol/L地塞米松2 ml和等体积乙醇溶液培养7 d,采用Western blot法检测小梁细胞中BDKRB1和TAGLN蛋白表达。

结果

GSEA分析GSE37474和GSE124114数据集差异基因在补体和凝血级联通路富集;3个数据集共有的基因有89个,通过GO分析发现这些基因主要是调控细胞外基质胶原形成,GO分析得分最高、含有胶原的细胞外基质的基因在GTEx Portal找到与成纤维细胞有关。通过STRING蛋白互作网络分析关键基因簇发现,ACTA2、MYL9、TAGLN、LMOD1间关系密切。UCSC和JASPAR上查找到BDKRB1、NID1、MFGE8和TAGLN的转录因子SP1。地塞米松组BDKRB1和TAGLN蛋白相对表达量分别为1.32±0.14和0.44±0.09,明显高于对照组的1.00±0.00和0.20±0.10,差异均有统计学意义(t=-3.61、2.89,均P<0.05)。

结论

生物信息法分析表明地塞米松作用于小梁细胞后转录因子SP1是开角型青光眼发生的靶基因,主要参与小梁细胞向肌成纤维细胞转化过程调节。

引用本文: 刘丽玲, 李德玲, 曾伟婷, 等.  生物信息学方法对地塞米松致开角型青光眼潜在靶基因的确定和分析 [J] . 中华实验眼科杂志, 2023, 41(2) : 127-133. DOI: 10.3760/cma.j.cn115989-20211214-00683.
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青光眼是一种因视神经损伤导致视力丧失的疾病,其发病涉及到多基因和环境因素,其中病理性高眼压是其主要危险因素。临床上,多种系统性疾病和眼科疾病常用糖皮质激素类药物进行治疗,其长期使用可能会引起眼压升高,若不及时治疗会导致青光眼,甚至致盲。糖皮质激素进入靶组织后须与其受体(glucocorticoid receptor alpha,GRα)结合,受体通过改变构象并移位到细胞核中发挥作用。GRα与糖皮质激素配体结合诱导或抑制靶基因的转录可占人基因组的10%~20%[1]。有研究发现,地塞米松使细胞外基质中相关的降解酶减少,导致基质堆积在小梁网,同时使小梁网骨架交联成肌动蛋白交联网络[2,3,4,5,6,7],这些变化引起房水流出受阻,最后导致眼压升高。随着生物基因组测序工程技术的快速发展,许多生物学实验数据不断积累,互联网上公布了不同类型的分子生物学数据库,如核酸数据库、基因表达数据库、蛋白组学数据库、代谢组学数据库等,并提供相关的数据查询和数据处理服务。以计算机为工具查找相关数据库,对生物信息进行储存、检索和分析是生物信息学的重要应用领域。目前常用的生物信息学研究主要包括差异表达基因(differentially expressed gene,DEG)、基因本体论(Gene Ontology,GO)功能富集分析、京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路富集分析和加权基因共表达网络分析。近年来研究者通过测序发现了激素类青光眼与正常人的差异表达基因及信号通路的变化,但是生物信息学工具分析的数据与实际并非完全相符,需要更多的实验验证结果。本研究拟借助GEO数据库寻找地塞米松致开角型青光眼的潜在靶基因并用体外实验加以验证,为激素性青光眼的精准治疗提供依据。

 
 
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