【摘要】：背景與目的:尿毒癥是指慢性腎功能衰竭進入終末期時出現的,表現為代謝紊亂、全身多個器官病變的多種臨床癥狀所形成的綜合征。其病因復雜,分子機制上的復雜程度遠高于單一疾病。我們認為,單純的從單一分子表達層面去探究尿毒癥的發(fā)病與發(fā)展機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機制并挖掘相關的調控網絡,應該是尿毒癥臨床研究的一個突破的方向。而為了更加全面的揭示尿毒癥的分子機制,本研究收集了一套包括75個尿毒癥以及20個正常人的外周血全基因組表達譜數據,通過基因共表達網絡、mi RNA富集分析等多種生物信息學算法對表達譜數據進行深入分析,嘗試從全轉錄組多種RNA分子的層面去揭示尿毒癥的分子機制。方法:(1)收集了一套包括75個尿毒癥以及20個正常人的外周血全基因組表達譜數據(來源于National Center for Biotechnology Information(NCBI)Gene Expression Omnibus(GEO))。使用SAM算法篩選尿毒癥相關差異表達基因(|log 2(fold change)|1;FDR0.05);同時應用基因共表達網絡算法構建差異表達基因的共表達網絡(|r|0.9以及P0.01);而后應用MCODE算法提取網絡中核心基因共表達模塊(度(degree)閾值=2,節(jié)點值(node score)閾值=0.2,k核心值(k-core)閾值=2,最大深度(max depth)=100);同時利用功能富集分析尋找模塊相關的生物學功能與通路;最后利用mi RNA富集分析,定義模塊上顯著調控的mi RNA(P0.05)。(2)利用基因芯片重注釋方法對表達譜數據進行l(wèi)nc RNA重新注釋,然后使用SAM算法定義尿毒癥相關差異表達lnc RNA(|log 2(fold change)|1;FDR0.05)。利用基因共表達網絡分析構建lnc RNA相關的差異表達基因的共表達網絡(|r|0.9以及P0.01)。利用starbase V2.0數據庫尋找lnc RNA上游靶向調控mi RNA分子以及下游互作蛋白質。(3)利用cytoscape軟件將mi RNA調控核心基因共表達網絡模塊與lnc RNA共表達網絡以及l(fā)nc RNA上下游調控網絡整合,得到包含lnc RNA,m RNA以及mi RNA的整體的RNA互作網絡。計算網絡中各個節(jié)點的dgree,betweeness,Closeness,Bottleneck拓撲學參數。將整合網絡中顯著高dgree,betweeness,Closeness的節(jié)點同時其節(jié)點間具有互作關系的分子及互作提取出來,形成關鍵的尿毒癥相關的分子網絡。結果:(1)發(fā)現9個涉及到不同生物學功能與通路的核心基因網路模塊;這些模塊參與到"蛋白水解(Proteolysis)","生物膜內環(huán)境(Membrane-enclosed lumen)"以及"凋亡(Apoptosis)"等生物學通路。通過mi RNA富集分析得到15個模塊上游的關鍵調控mi RNA分子。其中mi RNA-21-3p以及mi RNA-210-3p已被其他文獻報道與慢性腎功能衰竭相關。(2)發(fā)現3個lnc RNA(LINC00342,LINC00607,LINC01553)在尿毒癥外周血顯著差異性表達,同時還利用基因共表達網絡分析發(fā)現這三個lnc RNA可能參與到多種與慢性腎功能衰竭相關的功能與通路。此外,還進一步篩選3個lnc RNA上下游的互作分子。這些研究結果說明該3個lnc RNA與尿毒癥相關,且其相關的分子和功能都值得進一步的研究。(3)構建了一個包括lnc RNA,mi RNA以及m RNA的RNA互作網絡。其核心子網絡中包含的3個非編碼RNA(LINC00342,LINC00607以及hsa-mi R-154-5p)以及相關的基因,都值得進一步的研究和驗證。結論:(1)大量差異表達基因通過參與到“蛋白質水解(Proteolysis)”,“炎癥反應(Inflammatory response)”等生物學功能,影響尿毒癥發(fā)生發(fā)展。(2)LINC00342,LINC00607以及hsa-mi R-154-5p可能通過參與“炎癥反應(Inflammatory response)”影響尿毒癥的發(fā)生過程。(3)本課題將生物學功能、基因、lnc RNAs以及mi RNAs聯系在一起形成整合網絡模塊,對闡明尿毒癥的具體分子機制具有一定基礎性意義。(4)本課題運用了多種有力和新穎的生物信息學研究方法,其研究分析思路,可為其他涉及基因表達譜實驗的課題提供一定的方法學參考。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：安徽醫(yī)科大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R692.5

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