BioScience Blog – Научный Биологический блог

Анализ коэкспрессии генов на основе данных, получаемых с помощью ДНК микрочипов, дает информацию о согласованных изменениях в уровнях экспрессии генов от образца к образцу в масштабе всего генома. Эту информацию используют при изучении механизмов развития заболеваний [1], а также путей регуляции экспрессии генов в клетке [2]. Цель данной работы – проверить, имеют ли группы коэкспрессирующихся генов человека связь с наборами мишеней факторов транскрипции – их потенциальных регуляторов. Были решены следующие задачи: поставлен метод полногеномного анализа коэкспрессии генов и функциональной аннотации модулей коэкспрессии; проведен анализ образов из мозга больных глиобластомой. Данный вид опухоли был выбран как один из наиболее трудно диагностируемых и малоизлечимых видов опухолевых заболеваний. Экспериментальные данные, полученные с помощью ДНК микрочипов фирмы Aftymetrix (модель U133A, 100 клинических образцов) были загружены из базы Gene Expression Omnibus. Нормализацию данных проводили с применением алгоритма MAS 5.0, считающегося оптимальным для анализа коэкспрессии генов [3], и квантильной нормализации. Для всех генов, имеющих детектируемый уровень экспрессии согласно алгоритму MAS 5.0, построена сеть коэкспрессии. Модули коэкспрессирующихся генов выделены методом WGCNA [4]. Проведена функциональная аннотация модулей с помощью анализа их обогащения категориями Gene Ontology. Для большинства модулей обнаружена связь с одним (реже несколькими) из следующих биологических процессов: синтез белка, репликация ДНК и клеточное деление, репарация, сплайсинг, синтез АТФ в митохондриях, иммунный и воспалительный ответ, взаимодействие клеток с внеклеточным матриксом. Также обнаружены модули, связанные с тканеспецифическими функциями: развитие нервной системы, синаптическая передача, миелиновая оболочка аксонов в белом мозговом веществе. С помощью точного теста Фишера проведено сравнение состава групп коэкспрессирующихся генов с наборами мишеней, предсказанных Xie и коллегами [5], а также создателями базы данных TransFac [6] для широкого круга факторов транскрипции. Поиск показал, что некоторые модули коэкспрессии значимо пересекаются с предсказанными списками факторов транскрипции, например, митотический модуль обогащен мишенями факторов E2F – известных регуляторов клеточного цикла [7]. Согласно полученным результатам, группы генов, коэкспрессирующихся в мозге больных глиобластомой, связаны с различными клеточными и тканевыми процессами. Показано значимое сходство модулей с наборами мишеней факторов транскрипции, которое указывает на возможную связь между действием этих регуляторов и наблюдаемыми изменениями экспрессии генов.

Литература

1. Fuller TF etal. Mamm Genome. 2007, 18(6-7):463-72. 2.AlloccoDJ et al. BMC Bioinformatics. 2004, 5:18. 3. LimWK et al. Bioinformatics. 2007, 1;23(13):i282-8. 4. Zhang B and Horvath S. Stat Appl Genet Mol Biol. 2005, 4:Article17. 5. Xie X et al. Nature. 2005, 434(7031):338-45. 6. Matys V et al. Nucleic Acids Res. 2006, 34:D108-10. 7. Zhu W etal. EMBO J. 2004 Nov 24;23(23):4615-26.