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冠状动脉粥样硬化性心脏病(Coronary heart disease)通常是由动脉粥样硬化引起的,是动脉内壁上大量脂质堆积形成斑块,通过物理因素堵塞动脉,从而限制血液流向心脏肌肉,导致动脉张力和功能异常。很多研究表明,酶对动脉粥样硬化和冠心病的形成都有重要的影响作用,然而从系统生物学角度,生物代谢网络层面对冠心病疾病过程中酶的研究仍然处于空白状态。 在本研究中,我们基于人类代谢网络数据,根据酶促反应的上下游关系,构建人类酶代谢网络。并根据酶促反应位置信息,对人类酶代谢网络进行区域性划分,拆分成六个细胞器背景的子网络(细胞质,线粒体,高尔基体,细胞外基质,细胞核和内质网)。对每一个网络进行网络拓扑性质分析,发现它们都满足生物学网络无尺度、小世界的特性。以酶代谢网络为基础,构建打分算法模型,考虑泡沫细胞和巨噬细胞其网络特性在正常状态和疾病状态之间的变化情况,分别在整体人类酶代谢网络和不同细胞器背景的子网络中筛选冠心病疾病相关的风险酶(定义为报告代谢酶)。对这些报告代谢酶进行网络性质分析,并通过现有文献与实验研究对其进行验证。使用Cytoscape软件中的CMODE插件挖掘包含报告代谢酶的模块,寻找到7个冠心病疾病相关风险模块。通过对模块进行GO功能富集分析及功能类分类,发现主要富集在脂类代谢功能类、基础代谢功能类、细胞死亡代谢功能类等与冠心病发生发展密切相关的功能类。 总之,所有研究结果都显示了酶在冠心病疾病过程中起到了极为重要的作用。本文中揭示的报告代谢酶及其所在的疾病风险酶模块对冠心病的形成和发展都起到调控作用,这预示着酶标记物在未来可能为冠心病检测提供帮助。