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研究一 糖尿病肾病的DNA甲基化表达谱分析目的:糖尿病肾病是造成肾功能衰竭的重要因素之一,其发病机制至今仍未明确。本研究旨在从表观遗传的角度进一步探索糖尿病肾病的发病机制。方法:收集糖尿病肾病组、糖尿病非肾病组、正常对照组的肾组织标本,每组各3例。提取肾组织DNA,进行全基因组甲基化测序。建立糖尿病肾病患者的全基因组甲基化表达谱,进一步探索DNA甲基化在糖尿病肾病中的作用机制。结果:(1)糖尿病肾病患者的基因组整体甲基化水平明显高于糖尿病非肾病患者;(2)糖尿病肾病患者与糖尿病非肾病患者之间的差异甲基化区域(Differentially methylated regions,DMR)数目高于这两组患者与正常对照之间的DMR数目。(3)对DMR关联到的差异基因进行GO和KEGG功能分析发现这些差异基因主要和局灶黏连(focal adhesion,hsa04510)有关,其中,整合素相关基因的甲基化水平在糖尿病肾病患者和糖尿病非肾病患者之间有显著差异。(4)ACTN4基因显著富集于黏着连接通路(Adherensjunction,hsa04520),并且其在糖尿病肾病和糖尿病非肾病患者中存在多个差异甲基化区域。结论:糖尿病肾病患者存在明显的DNA甲基化改变,DNA甲基化在糖尿病肾病的发生发展中发挥重要作用。研究二 糖尿病肾病DNA甲基化谱与转录谱的联合分析目的:利用糖尿病肾病患者的全基因组甲基化表达谱和转录谱,分析DNA的甲基化与基因表达之间的关系,进一步探索DNA甲基化在糖尿病肾病发生发展中所起的作用。方法:利用GEO数据库中已有的糖尿病肾病患者肾组织的转录组学数据,运用生物信息学的方法筛选出糖尿病肾病患者表达差异的基因。将差异表达的基因与差异甲基化的基因进行联合分析,观察基因的甲基化水平和表达水平之间的关系。利用DAVID在线分析网站对甲基化水平和表达水平均有差异的基因进行GO和KEGG分析,观察这些基因的主要生物学功能及其涉及的主要通路。结果:(1)从GEO数据库糖尿病肾病肾组织的转录组学数据(GSE30122)中筛选得到914个差异表达基因。其中,与正常对照相比,糖尿病肾病患者呈现高表达的基因有634个,呈现低表达的有280个。(2)糖尿病肾病患者与正常对照相比,206个DMR关联到的153个基因的甲基化水平、表达水平均有显著差异,包括Synaptopodin等。(3)其中有90个DMR关联到的62个差异基因的甲基化水平和表达水平之间存在负相关,这些基因显著富集于PI3K-Akt信号通路。结论:糖尿病肾病患者的DNA甲基化与基因的表达之间存在重要联系,DNA甲基化在糖尿病肾病发生发展中发挥重要作用。