通过生物信息学与实验方法鉴定重度抑郁症相关的线粒体代谢候选基因ALDH3B1、ALOX15B和UPB1

《BMC Psychiatry》：Mitochondrial metabolism-related candidate genes in major depressive disorder: integrative bioinformatics analysis and RT-qPCR assessment

　　

摘要

背景

重度抑郁症 (MDD) 是一种普遍且复杂的精神障碍，线粒体代谢涉及其病理生理学。然而，将线粒体代谢与 MDD 联系起来的具体候选基因尚未确定。本研究旨在通过整合生物信息学和实验方法发现并初步评估候选基因。

方法

使用 GEO 数据库识别差异表达基因 (DEGs)。将这些 DEGs 与从公共数据库获取的 1234 个线粒体代谢相关基因 (MMRGs) 绘制交集以识别候选基因。采用了基于机器学习的表达筛选方法。构建并评估了整合这些候选基因的列线图。进行了基因集富集分析 (GSEA)、免疫浸润分析和药物预测。最后，使用 RT-qPCR 评估这些候选基因的差异表达。

结果

基于公共 GEO 数据集的逐步生物信息学筛选揭示了 ALDH3B1、ALOX15B 和 UPB1 作为候选基因。三基因列线图在训练数据集中表现出中等的区分性能。基于相关性的 GSEA 将这些基因与涉及溶酶体功能、蛋白质周转、核糖体过程、细胞信号传导和能量代谢的转录程序联系起来。免疫细胞富集分析检测到 MDD 组和对照组之间六种免疫细胞特征存在显著差异，其中几种髓系细胞特征与候选基因相关。探索性药物 - 基因相互作用分析确定了与 ALDH3B1、ALOX15B 和 UPB1 相关的分别四、十八和两种获批药物。RT-qPCR 分析显示，与健康对照组相比，MDD 患者中 ALDH3B1 (p = 0.0138) 和 ALOX15B (p < 0.0001) 表达显著升高，而 UPB1 显示非显著的上调趋势 (倍数变化：1.3245, p = 0.4842)。

结论

本研究根据小队列 RT-qPCR 实验的初步观察，提名 ALDH3B1 和 ALOX15B 作为与 MDD 中线粒体代谢转录扰动相关的初步候选基因。这些候选基因需要在更大的独立队列中进行进一步调查。相比之下，UPB1 是一个生物信息学衍生候选基因，需要进一步的独立实验验证。