基于生物信息学方法构建重度抑郁症发病的miRNA-mRNA调控网络

摘要

目的运用生物信息学方法构建重度抑郁症(MDD)患者的miRNA-mRNA调控网络,以便更全面地阐明MDD的发病机制。方法从GEO数据库检索并下载包含19例正常人和30例MDD患者外周血的miRNA数据集(GSE81152),利用R软件筛选差异表达的miRNA(DE-miRNA),并预测DE-miRNA上游转录因子和下游靶基因。从GEO数据库获得GSE98793和GSE76826数据集,利用R软件获取差异表达基因(DEG),再与下游靶基因交集得到DE-miRNA下游目标基因。对DE-miRNA下游目标基因进行京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析,构建miRNA-mRNA调控网络,并筛选出核心miRNA和核心基因。结果筛选出8个上调DE-miRNA和10个下调DEmiRNA,上游转录因子有5个[特异性蛋白1(Sp1)、特异性蛋白4(Sp4)、早期生长反应1(EGR1)、锌指蛋白143(ZNF143)和锌指蛋白161(ZFP161)]。下游靶基因与DEG交集后获得95个DE-miRNA下游目标基因。KEGG富集分析结果显示,DE-miRNA下游目标基因主要涉及造血细胞系、Th17细胞分化、人类T细胞白血病病毒1感染、mTOR信号通路等途径。miRNA-mRNA网络筛选出3个核心miRNA(hsa-miR-4428、hsa-miR-3664-3p和hsa-miR-539-5p)和5个核心基因(IL-7R、IKZF3、CD3D、CD3G和MS4A1)。结论成功构建MDD患者的miRNA-mRNA调控网络,其中hsa-miR-4428、hsa-miR-3664-3p和hsa-miR-539-5p等核心miRNA通过影响IL-7R、IKZF3和CD3D等核心基因表达,并进一步调节免疫系统,在MDD的发生发展中发挥重要作用。