基于生物信息学的分析：与心肌梗死中内质网应激相关的关键基因

《Journal of Cardiothoracic Surgery》：Bioinformatics-based analysis of key genes associated with endoplasmic reticulum stress in myocardial infarction

　　

摘要

背景

内质网应激（ERS）是推动心肌梗死（MI）进展的关键病理因素。本研究旨在通过整合生物信息学分析与体内实验，筛选并验证与急性心肌梗死（AMI）发病机制相关的核心ERS相关枢纽基因。

方法

从基因表达组数据库（GEO）中获取了两个与AMI相关的转录组数据集（GSE97320、GSE48060）。在完成数据整合和批次效应校正后，筛选出了AMI患者与健康对照组之间的差异表达基因（DEGs），并对这些基因进行了可视化分析。从分子特征数据库（MSigDB）中下载了与ERS相关的基因，再将DEGs与这些基因中的重叠基因定义为ERS相关基因（ERSRGs），以便后续分析。通过基因本体论（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）的富集分析，探讨了ERSRGs的功能特征及信号传导机制。结合蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络分析与随机森林（RF）算法，确定了核心枢纽基因。此外还利用外部GEO数据集GSE66360来验证这些候选枢纽基因的表达情况及其诊断价值。研究建立了AMI小鼠模型，并通过定量实时聚合酶链反应（qPCR）检测心肌组织中这些枢纽基因的mRNA水平，以进行体内验证。

结果

共筛选出633个DEGs和267个与ERS相关的基因，其中发现有15个重叠的ERSRGs。通过结合PPI网络拓扑分析及RF特征筛选，确定CEBPB和PPP1R15A为核心枢纽基因。外部数据集的验证表明，这两种基因在AMI样本中显著上调，且具有较好的诊断效能。体内qPCR实验进一步证实，与假手术组相比，AMI模型小鼠心肌组织中CEBPB和PPP15A的mRNA表达水平明显升高（P?<?0.05）。

结论

CEBPB和PPP15A是与ERS相关的关键枢纽基因，在AMI中其表达水平会上调。它们对心肌梗死的病理过程具有重要的调控作用，对于探索心肌缺血损伤的分子机制具有较高的研究价值。

背景

内质网应激（ERS）是推动心肌梗死（MI）进展的关键病理因素。本研究旨在通过整合生物信息学分析与体内实验，筛选并验证与急性心肌梗死（AMI）发病机制相关的核心ERS相关枢纽基因。

方法

从基因表达组数据库（GEO）中获取了两个与AMI相关的转录组数据集（GSE97320、GSE48060）。在完成数据整合和批次效应校正后，筛选出了AMI患者与健康对照组之间的差异表达基因（DEGs），并对这些基因进行了可视化分析。从分子特征数据库（MSigDB）中下载了与ERS相关的基因，再将DEGs与这些基因中的重叠基因定义为ERS相关基因（ERSRGs），以便后续分析。通过基因本体论（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）的富集分析，探讨了ERSRGs的功能特征及信号传导机制。结合蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络分析与随机森林（RF）算法，确定了核心枢纽基因。此外还利用外部GEO数据集GSE66360来验证这些候选枢纽基因的表达情况及其诊断价值。研究建立了AMI小鼠模型，并通过定量实时聚合酶链反应（qPCR）检测心肌组织中这些枢纽基因的mRNA水平，以进行体内验证。

结果

共筛选出633个DEGs和267个与ERS相关的基因，其中发现有15个重叠的ERSRGs。通过结合PPI网络拓扑分析及RF特征筛选，确定CEBPB和PPP15A为核心枢纽基因。外部数据集的验证表明，这两种基因在AMI样本中显著上调，且具有较好的诊断效能。体内qPCR实验进一步证实，与假手术组相比，AMI模型小鼠心肌组织中CEBPB和PPP15A的mRNA表达水平明显升高（P?<?0.05）。

结论

CEBPB和PPP15A是与ERS相关的关键枢纽基因，在AMI中其表达水平会上调。它们对心肌梗死的病理过程具有重要的调控作用，对于探索心肌缺血损伤的分子机制具有较高的研究价值。