颞叶癫痫差异发作频率相关生物通路及蛋白-蛋白相互作用网络分析

摘要/Abstract

摘要： 目的

通过颞叶癫痫差异发作频率转录组测序数据的分析，寻找与颞叶癫痫差异发作频率有关的关键功能基因及分子学机制。

方法

从GEO数据库下载颞叶癫痫不同发作频率转录组测序数据GSE127871，使用R语言DESeq2包进行差异基因表达分析；使用R语言clusterProfiler包对差异基因进行基因本体论及京都基因和基因组百科全书通路富集分析；使用STRING数据库对差异基因进行蛋白质相互作用网络分析；使用Cytoscape软件从蛋白质层面筛选关键基因。

结果

通过转录组数据进行差异基因表达分析，总共有820个差异表达，其中上调基因332个，下调基因488个；差异表达基因基因本体论生物学过程显著富集在膜电位调节、化学性突触及离子跨膜转导调控、神经递质水平调节等；差异基因基因本体论细胞组分显著富集在突触、神经胞体、跨膜转导复合体等；基因本体论分子学功能显著富集在跨膜转导正向激活、离子通道及门控通道激活等；京都基因和基因组百科全书通路分析显著富集在神经激活配体-受体作用、胆碱能突触、NF-kappaB信号通路等。通过蛋白质互相作用网络分析及枢纽基因筛选，其中ADCY1、MCHR1、CXCL8、CXCL1、CXCL2、CXCL3基因为重要的枢纽基因。

结论

颞叶癫痫差异发作频率转录组差异表达基因分子学机制主要与突触结构内化学性及离子通道活动改变相关，ADCY1、MCHR1、CXCL8、CXCL1、CXCL2、CXCL3等基因为不同发作频率颞叶癫痫关键的枢纽基因。

关键词:颞叶癫痫,转录组,生物信息学,CXCL8,ADCY1,MCHR1

Abstract: Objective

To find out key functional genes and molecular mechanisms related to the differential seizure frequency of temporal lobe epilepsy.

Methods

Different seizure frequency epilepsy transcriptome sequencing data GSE127871 were downloaded from GEO database， R language DESeq2 package was used for differential gene expression analysis，clusterProfiler package for Gene Ontology and Kyoto Gene and Genome Encyclopedia pathway enrichment analysis； STRING database was used to analyze the protein interaction network of differential genes； Cytoscape was used to screen key genes from the protein level.

Results

A total of 820 differentially expressed genes were analyzed through transcriptome data， including 332 up-regulated genes and 488 down-regulated genes. The biological processes of differentially expressed genes Gene Ontology were significantly enriched in membrane potential regulation and chemical and ion channel regulation of transmembrane transduction， neurotransmitter level regulation， etc； differential expressed gene Gene Ontology cell components were significantly enriched in synapses， neurosomal bodies， transmembrane transduction complexes， etc； Gene Ontology molecular functions were significantly enriched on positive activation of transmembrane transduction， activation of ion channels and gated channels， etc； KEGG pathway analysis was significantly enriched in neural activation ligand-receptor interaction， cholinergic synapses， and NF-kappaB signaling pathway etc. Protein interaction network analysis and hub gene screening showed that ADCY1， MCHR1， CXCL8， CXCL1， CXCL2 and CXCL3 genes were important hub genes；

Conclusion

The molecular mechanism of differentially expressed genes in temporal lobe epilepsy transcriptome with different seizure frequencies is mainly related to signal transduction of chemical neurotransmitters and ion channels between synapses . Studies have confirmed that ADCY1， MCHR1， CXCL8， CXCL1， CXCL2， CXCL3 and other genes are the key hub genes for temporal lobe epilepsy with different seizure frequencies.

Key words:temporal lobe epilepsy,transcriptome,bioinformatics,CXCL8,ADCY1,MCHR1

中图分类号:

R741.02

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图/表8

基因	基因名	log₂FoldChange	P	表达类型
ADCY1	腺苷酸环化酶1	-1.102 920 894	0.028 370 176	下调
MCHR1	黑色素浓缩激素受体1	-1.126 670 679	0.024 385 342	下调
CXCL8	细胞因子配体8	1.522 460 165	0.043 940 329	上调
CXCL1	细胞因子配体1	1.722 165 951	0.000 410 985	上调
CXCL2	细胞因子配体2	1.301 762 391	0.017 953 564	上调
CXCL3	细胞因子配体3	1.551 962 472	0.014 264 563	上调
CHRM2	胆碱能受体毒蕈碱2	-1.501 410 486	0.003 505 633	下调
RXFP3	松弛素家族肽受体3	1.351 842 972	0.014 180 820	上调
ADRA2A	肾上腺素受体2A	-1.817 797 667	0.006 482 096	下调
S1PR3	鞘氨醇-1-磷酸受体3	1.100 322 542	0.031 430 580	上调

基因	基因名	log₂FoldChange	P	表达类型
ADCY1	腺苷酸环化酶1	-1.102 920 894	0.028 370 176	下调
MCHR1	黑色素浓缩激素受体1	-1.126 670 679	0.024 385 342	下调
CXCL8	细胞因子配体8	1.522 460 165	0.043 940 329	上调
CXCL1	细胞因子配体1	1.722 165 951	0.000 410 985	上调
CXCL2	细胞因子配体2	1.301 762 391	0.017 953 564	上调
CXCL3	细胞因子配体3	1.551 962 472	0.014 264 563	上调
CHRM2	胆碱能受体毒蕈碱2	-1.501 410 486	0.003 505 633	下调
RXFP3	松弛素家族肽受体3	1.351 842 972	0.014 180 820	上调
ADRA2A	肾上腺素受体2A	-1.817 797 667	0.006 482 096	下调
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