基于miRNA-mRNA调控网络股骨头坏死的关键基因筛选与分析

摘要

背景:microRNA(miRNA)被证实参与了股骨头坏死的发生、发展及防治,但其作用机制尚不清楚.目的:借助GEO数据库,采用生物信息学手段探讨股骨头坏死相关的miRNA-mRNA调控关系对,阐释其潜在的作用机制.方法:通过GEO数据库下载股骨头坏死相关的miRNA芯片数据集(GSE89587)和mRNA芯片数据集(GSE74089),借助R软件Limma包进行数据差异表达分析,使用miRDB、miRTarbase和TargetScan数据库预测差异表达miRNA调控的潜在下游靶基因,利用Cytoscape构建miRNA-mRNA调控网络,通过R软件clusterProfiler包对靶基因进行GO功能和KEGG通路富集分析,借助STRING数据库构建调控网络中靶基因的蛋白互作网络.结果 与结论:①实验共筛选出23个差异表达的miRNA,其中10个上调(如hsa-miR-4325,hsa-miR-3654),13个下调(如hsa-miR-4680-5p,hsa-miR-4711-3p);②实验共筛选出3992个差异表达mRNA,其中2503个上调(如TGFBI,AMTN),1489个下调(如MSMP、FLJ35424);③利用Targetscan、miRTarBase和miRDB数据库预测出255个同时存在于3个数据库的下游靶基因,整理出10个miRNA(如hsa-miR-3920、hsa-miR-3675-5p)和34个mRNA(如MAPK6、SP1)进行调控网络构建;④GO和KEGG富集分析主要集中在调节mRNA稳定性、转化生长因子β信号通路及自噬等;⑤DDX3X、HNRNPC和SP1作为PPI网络中的枢纽基因,可能是股骨头坏死的关键靶标;⑥实验构建的miRNA-mRNA调控网络在一定程度上阐明了miR-4725-3p可能靶向抑制SP1介导的转化生长因子β信号通路诱发股骨头坏死发病,为股骨头坏死的防治诊疗提供了强有力的数据支撑和研究方向.