【摘 要】
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目的:通过生物信息学方法中的加权基因共表达网络（WGCNA）筛选IgAN发生发展过程中的关键基因及miRNA-mRNA调控网络,探索其可能发病机制和潜在生物标志物。方法:首先,利用R语言的WGCNA包对GEO数据库中两张IgAN基因芯片进行加权共表达分析,寻找两个数据集中与IgAN疾病发生相关的关键基因模块,并通过GO功能分析和KEGG通路分析对鉴定出的关键模块内基因进行功能比较,以确认关键模块的
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目的:通过生物信息学方法中的加权基因共表达网络（WGCNA）筛选IgAN发生发展过程中的关键基因及miRNA-mRNA调控网络,探索其可能发病机制和潜在生物标志物。方法:首先,利用R语言的WGCNA包对GEO数据库中两张IgAN基因芯片进行加权共表达分析,寻找两个数据集中与IgAN疾病发生相关的关键基因模块,并通过GO功能分析和KEGG通路分析对鉴定出的关键模块内基因进行功能比较,以确认关键模块的功能。随后对筛选得到的两张芯片中两组与疾病的临床特征呈正负相关的模块基因行venn图交叉,将得到的共表达基因导入STRING数据库,构建蛋白质-蛋白质互作网络（PPI）,并用cytoscape软件的cytohubba插件进行中枢基因（hub-gene）筛选。接下来,使用数据集A芯片表达矩阵对筛选到的关键基因进行差异表达水平分析及非参数检验以进一步筛选。最后,使用一张GEO数据库中IgAN的miRNA芯片,利用R语言中的limma包筛选差异表达miRNA后,使用Target Scan、miRanda、miRDB和Starbase数据库预测其相应的靶基因,并与WGCNA中筛选的两组共表达基因取交集后构建IgAN的miRNA-mRNA调控网络,筛选IgAN发生发展过程中的关键miRNA。结果:对两张芯片行WGCAN分析后,各自鉴定出13个和7个基因模块,且GSE35487芯片中的pink模块和blue模块分别与GSE35488芯片中的black模块和magenta模块具有很高的相似性,被鉴定为与疾病发生相关的关键基因模块,两两分组进行交叉比对后发现各有1220个和305个共表达基因。对四个模块进行GO和KEGG富集分析后发现,pink模块和black模块基因都在“肾脏系统发育、细胞外部刺激反应、蛋白质丝氨酸/苏氨酸激酶活性的负调控”等功能和“TNF信号通路、细胞凋亡、白介素17信号通路”等通路上显著富集,blue模块和magenta模块基因都在“I型干扰素信号通路、先天免疫反应的调节、细胞黏附的正向调控”等功能和“MAPK信号通路、肌动蛋白细胞骨架的调节、ECM-受体相互作用”等通路上显著富集。将正负相关共表达基因导入STRING数据库构建PPI网络后使用cytoscape软件的cytohubba插件筛选出各自的degree值前10个中枢基因,其中正相关共表达基因模块的中枢基因为“APP、PTPRC、ACTB、PTEN、CASP3、CD44、MAPK8、STAT1、CCNB1、ESR1”、负相关共表达基因模块的中枢基因为“IL6、JUN、FOS、EGR1、ATF3、CCL2、SIRT1、DUSP1、FOSB、CDKN1A”,在数据集A芯片GSE35487中对筛选到的关键基因行差异表达水平分析及非参数检验后发现这20个中枢基因中的“FOS、JUN、EGR1 IL6、ATF3、CCL2、APP、PTPRC、ACTB、STAT1、SIRT1、FOSB、DUSP1、CDKN1A、PTEN”基因在正常组和IgA组中表达水平有明显差异,可以作为IgAN的潜在生物标志物行进一步挖掘。另一张IgAN的miRNA芯片共筛选出79个差异表达的miRNA,预测到的靶基因与WGCNA法的两组关键模块共表达基因取交集后共预测到655对miRNA-mRNA关系对,对该网络行网络拓扑学分析后发现hsa-mir-93-5p、hsa-mir-17-5p、hsa-mir-106b-5p、hsa-mir-20a-5p、hsa-mir-20b-5p处于网络核心位置,可能在IgAN的发生发展过程中起到关键作用。结论:（1）中枢基因中“FOS、JUN、EGR1、IL6、ATF3、CCL2、APP、PTPRC、STAT1、SIRT1、FOSB、DUSP1、CDKN1A、PTEN”基因在正常组和IgA组中表达量差异具有统计学意义,可能是IgAN潜在的生物标志物。（2）关键基因模块的KEGG信号通路主要有TNF信号通路、细胞凋亡、白介素17信号通路、MAPK信号通路等,富集到的GO功能主要在DNA结合转录激活剂活性,RNA聚合酶II特异性、MAP激酶酪氨酸/丝氨酸/苏氨酸磷酸酶活性、蛋白质酪氨酸磷酸酶活性、先天免疫反应的调节等,这些通路和功能可能是IgAN关键基因调控疾病的的关键机制所在,值得进一步深入研究。（3）IgAN的miRNA-mRNA网络中hsa-mir-93-5p、hsa-mir-17-5p、hsa-mir-106b-5p、hsa-mir-20a-5p、hsa-mir-20b-5p处于网络的核心位置,这些miRNA可能在IgAN发生发展中起到关键作用。
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