基于生物信息学方法分析m~6A RNA甲基化调节因子在急性心肌梗死中的作用

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目的:冠心病是目前世界上最常见的死亡原因,位列死因的首位,急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI)是冠心病最严重的表现,且其在我国的死亡率仍在逐年攀升,严重威胁居民健康及生活质量。但其发病机制仍待进一步明确。N~6-甲基腺苷(m~6A)甲基化修饰被认为是真核生物RNA中最主要的内部修饰,通过影响mRNA剪接、加工、输出、翻译、降解等关键过程,实现对真核转录组的功能调节。目前越来越多的研究表明,m~6A RNA甲基化调节因子在急性心肌梗死中发挥了重要作用。本研究旨在通过生物信息学分析方法,研究在急性心肌梗死中,m~6A RNA甲基化调节因子介导的RNA甲基化修饰模式和及其生物学功能,以期为急性心肌梗死的分子机制研究提供新的方向。方法:1.使用GEO数据库下载一组的急性心肌梗死患者基因表达谱数据集GSE66360,根据平台文件的注释信息将探针名称转换为基因名称;2.通过文献阅读选择32种m~6A RNA甲基化调节因子,从string数据库获取其蛋白-蛋白互作网络,并通过cytoscape处理图像;3.通过Wilcox test分析了急性心肌梗死患者与健康对照组之间32种m~6A RNA甲基化调节因子中表达差异,使用R软件ggpubr包对m~6A的差异情况进行可视化;通过R软件corrplot包进行32种调节因子间的相关性分析;使用R软件glmnet包进行单因素Logistic分析并建立LASSO回归模型;最后,采用R软件p ROC包绘制受试者工作特性(operating characteristic,ROC)曲线分析评价识别性能;4.使用R软件Consensus Cluster Plus包对急性心梗死患者组样品进行一致性聚类分析,分为不同的修饰模型,之后采用主成分分析(Principal component analysis,PCA)进一步验证32种m~6A RNA甲基化调节因子在不同分型下表达情况;使用R软件limma包对各亚型的样品进行基因差异分析;5.使用R软件cluster Profiler包对各亚型间的差异基因进行GO功能分析和KEGG通路分析。结果:1.32种m~6A RNA甲基化调节因子行PPI网络分析,示32个调节因子之间密切相关,写码器、读码器、消码器和m~6A相关RNA结合蛋白的通常作为一个复合体发挥作用;2.对GEO数据库下载的数据集GSE66360进行差异分析,发现14种m~6A RNA甲基化调节因子与急性心肌梗死的发生显著相关。与健康对照组相比,急性心肌梗死患者中有9个下调基因和5个上调基因;对32个调控因子进行相关性分析示样本中的大多数因子显著相关(P<0.05);3.通过对14个差异表达基因的表达数据进行单因素Logistic回归,发现7个调节因子与急性心肌梗死显著相关;建立lasso回归模型,通过模型公式得到每个样本的分值,绘制风险分布图,示急性心肌梗死患者评分显著高于健康对照组;使用R语言p ROC包绘制ROC曲线,示曲线下面积AUC=0.842>0.7,表明通过LASSO回归预测疾病发生有较好的准确度;4.基于m~6A RNA甲基化调节因子的表达量,使用R语言Consensus Cluster Plus包对急性心肌梗死患者进行一致性聚类分析,可将49例急性心机梗死患者分为2个亚型,包括A亚型(集群1 n=35)和B亚型(集群2 n=14);主成分分析可见其分布为分离清晰的两簇;对A亚型和B亚型进行差异分析,共筛选出224个差异基因,包括87个下调基因和137个上调基因;5.对A亚型和B亚型间的差异基因行GO功能分析和KEGG通路分析,结果提示差异基因主要参与差异基因靶向膜的SRP依赖性共翻译蛋白、靶向膜的共翻译蛋白、靶向内质网的蛋白质、内质网蛋白质定位方法的建立、核转录mRNA分解代谢过程-无义介导的mRNA降解等生物过程;参与核糖体、新型冠状病毒-COVID-19、同种异体移植排斥反应、I型糖尿病、尼古丁成瘾、移植物抗宿主病、卟啉代谢等信号通路的调控。结论:m~6A RNA甲基化调节因子在急性心肌梗死发挥重要作用,该研究可能为后续的机制研究和临床诊断策略提供新思路。
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