$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
تحديد مستويات ال DEG والتجميع الهرمي
حدد تحليل مجموعة البيانات GSE54913 473 جينا معبرا عن التفاضل (DEGs)، بما في ذلك 357 جينا مرتفعا و116 جينا منخفضا، بين مرضى الفصام والضابطين (الشكل 2A,B). التجميع الهرمي لهذه المستويات السطحية يميز عينات الفصام عن عينات الضابطين (الشكل 2C).
تحليل الإثراء الوظيفي لمستويات DEGs
حدد تحليل إثراء GO مصطلحات مرتبطة بنشاط القناة، بما في ذلك نشاط ناقل الأغشية السلبي، ونشاط قناة الأيونات، ونشاط القناة المحاطة، ونشاط القناة الخاصة بالركيزة (الخام P < 0.05؛ الجدول 3). حدد تحليل مسار KEGG إفراز الأنسولين، ومسار إشارة cAMP، وإصلاح استئصال النيوكليوتيدات، ومسار إشارة TNF، وأيض الجلوتاثيون كأعلى المسارات غنية (الفستوستيمون الخام < 0.05؛ الشكل 3C والجدول 4).
التحقق من صحة أفضل DEGs بواسطة qRT-PCR
تم التحقق من صحة أفضل خمسة جينات منخفضة التنظيم (HCN3، OLFML2A، NOX1، MRGPRX1، وBRIP1) وأعلى خمسة جينات مرتفعة (CCL22، PNMA2، TBX20، ERAS، وC12orf68) بواسطة qRT-PCR. الجينات المثبتة وقيم logFC المقابلة في المصفوفة الدقيقة مدرجة في الجدول 5، ويظهر التحقق من qRT-PCR في الشكل 4، وقيم Ct الخام مقدمة في الجدول التكميلي S1. كانت تغييرات طي qRT-PCR متسقة اتجاهيا مع بيانات المصفوفة الدقيقة لجميع الجينات العشرة (جميعها P < 0.05 حسب اختبار مان-ويتني U). كانت علاقة بيرسون بين ميكروآراي logFC و qRT-PCR logFC هي r = 0.89 (فترة الثقة 95٪: 0.66–0.97، P = 0.0004)، مما يشير إلى توافق قوي. كما تم تأكيد اختلافات تعبير SUCNR1 و GPR37L1 (الشكل 5A,B).
تحليل شبكات PPI
تم بناء شبكة PPI من جميع مستويات التفاعل (درجة التفاعل > 0.9؛ الشكل 6A). أفضل عشرة بروتينات محور بناء على درجة الاتصال كانت RTP5 (درجة = 14)، CXCL1 (درجة = 8)، CXCL10، GPR37L1، HCAR1، OPRL1، P2RY4، SSTR4، SUCNR1 (درجة = 7)، وATM (درجة = 5) (الشكل 6B والجدول 6). تم استخراج شبكة فرعية من جينات المركز الرئيسي باستخدام إضافة استخراج الشبكة الفرعية ذات المعايير الافتراضية. حددت خوارزمية استخراج الشبكة الفرعية عنقودا مترابطا كثيفا يحتوي على RTP5، CXCL1، CXCL10، GPR37L1، HCAR1، OPRL1، P2RY4، SSTR4، وSUCNR1، بدرجة تجمعية 6.2. لم يتم تضمين ATM في الشبكة الفرعية لأنه كان يتمتع باتصال أقل مع عنقود النواة (الشكل 6C).
الارتباط بين الذاكرة اللفظية وSUCNR1/GPR37L1
كان تعبير SUCNR1 مرتفعا بشكل ملحوظ، في حين انخفض التعبير GPR37L1 لدى مرضى الفصام مقارنة بالضابطين الأصحاء (الشكل 5A,B). أظهر تعبير SUCNR1 ارتباطا سلبيا مع درجات الذاكرة اللفظية (r = -0.54، فترة الثقة 95٪: -0.79 إلى -0.13، R2 = 0.287، P = 0.015؛ الشكل 5C)، بينما أظهر GPR37L1 التعبير ارتباطا إيجابيا مع درجات الذاكرة اللفظية (r = 0.59، فترة الثقة 95٪: 0.20 إلى 0.82، R2 = 0.349، P = 0.0034؛ الشكل 5D). أجريت تحليلات الارتباط على جميع المشاركين العشرين، بما في ذلك 10 مرضى فصام و10 أشخاص أصحاء. مع حجم عينة 20، كانت الدراسة تملك قدرة 80٪ على اكتشاف معامل ارتباط بقيمة |r| > 0.6 عند α = 0.05. نظرا لحجم العينة المتواضع، فإن هذه النتائج الترابطية أولية وتتطلب التحقق من الصحة في مجموعات مستقلة أكبر.
بيان توفر البيانات
مجموعة البيانات GSE54913 التي تم تحليلها في هذه الدراسة متاحة للجمهور من مجموعة تعبير الجينات. تم توفير قيم Ct الخام ل qRT-PCR في الجدول التكميلي S1. تتوفر سكريبتات التحليل، وملفات إخراج DEG، ونتائج الإثراء، وملفات شبكة PPI، وملفات مصدر الأرقام على https://sandbox.zenodo.org/records/514960 أو 10.5072/zenodo.514960.

الشكل 1: مخطط التدفق: جمع البيانات، المعالجة المسبقة، التحليل، والتحقق. تحليلات مصفوفة mRNA على PBMCs تم الحصول عليها من GSE54913. تم إجراء تحليلات وظيفية وتحليل إثراء المسارات على ال DEGs. تم اختيار أفضل 10 جينات مصنفة حسب تغيير الطية للتحقق من صحة بيانات المصفوفة الدقيقة باستخدام qRT-PCR. تحليل شبكات PPI حدد جينين مركزيين. وأخيرا، تم إجراء تحليل خارج الجسم الحي لجيني المحور SUCNR1 و GPR37L1 . الاختصارات: DEGs = جينات معبر عنها بشكل تفاضلي؛ mRNA = RNA رسول؛ PBMCs = خلايا دموية وحيدة النواة الطرفية؛ qRT-PCR = تفاعل بوليميراز متسلسل كمي في الوقت الحقيقي؛ PPI = تفاعل البروتين والبروتين. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 2: اختيار المعادلات التفاعلية وتحليل التجميع الهرمي. (أ) مخطط بركان من ال DEGs. المحور الأفقي يمثل log₂ (تغير الطية)، والمحور الرأسي يمثل –log₁₀(قيمة P). تمثل النقاط الخضراء والحمراء جينات معبرة بشكل مختلف، والنقاط السوداء تمثل جينات غير معبر عنها تفريقيا. (ب) أعداد المعدلات المنخفضة والمرتفعة من DEGs. (ج) خريطة حرارية للجينات المعبر عنها بشكل تفاضلي. الأحمر يشير إلى رفع التنظيم والأخضر إلى خفض التنظيم. الاختصار: DEGs = جينات معبرة بشكل تفاضلي. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 3: تحليلات إثراء GO وKEGG لمستويات DEGs. (A,B) إثراء GO و(C) إثراء KEGG موضحا بناء على قيم P الخام. الاختصارات: DEGs = جينات معبر عنها بشكل تفاضلي؛ GO = وجود الجينات؛ KEGG = موسوعة كيوتو للجينات والجينومات؛ BP = العملية البيولوجية؛ CC = المكون الخلوي؛ MF = الوظيفة الجزيئية. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 4: التحقق من صحة بيانات المصفوفة الدقيقة لأفضل عشرة جينات غير منظمة باستخدام qRT-PCR. (أ) تخفيض تنظيم أفضل خمسة أهداف DEG. (ب) رفع التنظيم لأفضل خمسة أهداف DEG. البيانات هي متوسط ± الخطأ المعياري للمتوسط. تعرض قيم P في اللوحات المقابلة. الاختصارات: DEGs = جينات معبر عنها بشكل تفاضلي؛ qRT-PCR = تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي في الوقت الحقيقي. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 5: SUCNR1 وتعبير GPR37L1 لدى مرضى الفصام والأشخاص الأصحاء في الضابطين. (أ) SUCNR1 و(ب) تعبير GPR37L1 تم تحديده بواسطة qRT-PCR. الارتباط بين الذاكرة اللفظية و(C) SUCNR1 و(D) GPR37L1 التعبير. تعرض البيانات كمتوسط ± خطأ معياري للمتوسط حيثما ينطبق. تعرض قيم P للترابطات في اللوحات المقابلة. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الشكل 6: تحليل شبكة تفاعل البروتين-البروتين. (أ) تم تحليل شبكة مثبطات مضخة البروتين باستخدام قاعدة بيانات تفاعل البروتين-البروتين. (ب) البروتينات المرتبة حسب درجة الارتباط في شبكة مثبطات مضخة البروتون. (ج) يتم تصور الشبكة الفرعية باستخدام برنامج التصوير البصري بعد تحليل استخراج الشبكات الفرعية. الاختصار: PPI = تفاعل البروتين-البروتين. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
| المتغير | الأشخاص الضابطون (n = 10) | مرضى الفصام (n = 10) |
| العمر (السنة) | 36.5 ± 10.6 | 44.5 ± 9.5 |
| الجنس الأنثوي، n (٪) | 5 (50) | 5 (50) |
| وقت النوم اليومي (h) | 5.4 ± 3.1 | 7.5 ± 1.2 |
| مؤشر كتلة الجسم (مؤشر كتلة الجسم؛ كجم/م²) | 25.2 ± 4.1 | 22.9 ± 2.3 |
| درجة الذاكرة اللفظية | 61 ± 18 | 30.2 ± 10.8 |
| تعرض البيانات كمتوسط ± انحراف معياري أو رقم (٪). |
الجدول 1: الخصائص الأساسية لمرضى الفصام والأشخاص الضابطين.
| رمز الجين | تسلسل التمهيد الأمامي (5'→3') | تسلسل الأساس العكسي (5'→3') |
| HCN3 | GTCCGCCGGGGCTGGAT | CCTCCCACTGGTGTGTATGTAGC |
| OLFML2A | كاجكاغاكجكجكغاج | AATATTTGCGGACTGGGTCA |
| NOX1 | CACCCCAAGTGTGTGAG | CCAGACTGGAATATCGGTGACA |
| MRGPRX1 | CTAGGGTACCAGGAGGATT | TGGTTCTGGGGCTCTCTGC |
| BRIP1 | كاغاتغاج-تاغتغا | CGTCCTCCGGCTCTCTAG |
| CCL22 | TCCATCATCTCTCTGACTCTGA | CTGTGTCAGAGATCAGAGAGA |
| PNMA2 | GCGGGTCAATTCTCGGGACA | GTCCTGCCCAGGGTGTGTTT |
| TBX20 | غاغاااجتغاجك | AAGGCTGACCCTCGATTTGG |
| ERAS | AGTCTATTTTCGGGCACC | CCTTCGTGGTTCCCTGAGAC |
| C12orf68 | TTCAACCCCTACACCGAGTT | CTTGAACGTGGACTGCAGC |
| GPR37L1 | ATGTTTCTTGCCGAGCAGTG | CCACATGGAATCGGTCTAT |
| SUCNR1 | أكاجاكاغاجات | GCACAGGAAAGCAAAGTCAG |
| β-أكتين | CTAAGGCCAACCGTGAAAG | GCATACAGGGACAACACAG |
| qRT-PCR: تفاعل متسلسل بوليميراز كمي في الوقت الحقيقي. |
الجدول 2: بادئات PCR ل qRT-PCR.
| معرف GO | المصطلح | القيمة الخام P | الكونت |
| انطلق:0015267 | نشاط القناة | 0.000000056 | 13 |
| انطلق:0022803 | نشاط ناقل الأغشية السلبي | 5.78E-08 | 13 |
| انطلق:0005216 | نشاط قناة الأيونات | 0.000000127 | 12 |
| GO:0022839 | نشاط القنوات المغطاة بالأيونات | 0.000000131 | 11 |
| GO:0022836 | نشاط القناة المبوابة | 0.000000136 | 11 |
| GO:0022838 | نشاط القناة الخاص بالركيزة | 0.00000017 | 12 |
| انطلق:0005261 | نشاط قناة الكاتيون | 0.00000668 | 9 |
| انطلق:0015276 | نشاط قناة الأيونات الموصولة ببوابة الليغاند | 0.000315 | 5 |
| انطلق:0022834 | نشاط القناة المغطاة ببوابة ليغاند | 0.000315 | 20 |
| انطلق:0022890 | نشاط ناقل الغشاء العابر للكاتيون غير عضوي | 0.000487 | 20 |
| GO:0008324 | نشاط ناقل الكاتيون العابر للغشاء | 0.0009 | 18 |
| انطلق:0099094 | نشاط قناة كاتيونية مقيدة ببوابة ليغاند | 0.00128 | 16 |
| انطلق:0005244 | نشاط قناة الأيونات المقيدة بالجهد | 0.001382 | 16 |
| انطلق:0022832 | نشاط القناة المجهدة | 0.001382 | 18 |
| انطلق:0046873 | نشاط ناقل الغشاء العابر للأيونات المعدنية | 0.001836 | 21 |
| انطلق:0022824 | نشاط قناة الأيونات المرتبطة ببوابة المرسل | 0.002762 | 19 |
| انطلق:0022835 | نشاط القناة الموصولة ببوابة المرسل | 0.002762 | 13 |
| ملاحظة: قيم P خام وغير معدلة؛ تم تعريف الأهمية بأنها P الخام < 0.05. |
الجدول 3: تحليل الأنطولوجيا الجينية للجينات المعبر عنها بشكل تفاضلي (النسبة الخام ل P < 0.05).
| ID | الوصف | القيمة الخام P | الكونت |
| hsa04911 | إفراز الأنسولين | 0.007066 | 6 |
| hsa04024 | مسار إشارة cAMP | 0.010661 | 10 |
| HSA03420 | إصلاح استئصال النيوكليوتيدات | 0.013724 | 4 |
| hsa04668 | مسار إشارات TNF | 0.023694 | 6 |
| hsa00480 | استقلاب الجلوتاثيون | 0.02466 | 4 |
| HSA04740 | النقل الشمي | 0.032104 | 15 |
| hsa05222 | سرطان الرئة صغير الخلايا | 0.03572 | 5 |
| HSA00590 | أيض حمض الأراكيدونيك | 0.035991 | 4 |
| HSA04080 | تفاعل الليغاند العصبي النشط مع المستقبلات | 0.037546 | 12 |
| HSA05031 | إدمان الأمفيتامين | 0.045653 | 4 |
| hsa05203 | السرطان الفيروسي | 0.046404 | 8 |
| HSA04933 | مسار إشارات الغضب العمري في مضاعفات السكري | 0.04831 | 5 |
| ملاحظة: قيم P خام وغير معدلة؛ تم تعريف الأهمية بأنها P الخام < 0.05. |
الجدول 4: موسوعة كيوتو لتحليل إثراء الجينات والجينات (الخام P < 0.05).
| رمز الجين | الاسم الكامل الرسمي | logFC | القيمة الخام P |
| تخفيض التنظيم | | | |
| HCN3 | قناة 3 المفعلة ببوابة النيوكليوتيدات الدورية المنشطة بفرط الاستقطاب | -1.489 | 0.0001 |
| OLFML2A | بروتين شبيه بالأولفاكتوميدين 2A | -1.521 | 0.0042 |
| NOX1 | أوكسيداز NADPH 1 | -1.522 | 0.0022 |
| MRGPRX1 | عضو المستقبل المرتبط ببروتين G المرتبط بالماس X1 | -1.526 | 0.0003 |
| BRIP1 | بروتين مجموعة فقر الدم J في مجموعة فانكوني | -1.699 | 0.0018 |
| رفع التنظيم | | | |
| CCL22 | كيموكين النقوش C-C 22 | 2.517 | 0.0041 |
| PNMA2 | مستضدات ما الورم الوريدي | 2.159 | 0.0062 |
| TBX20 | عامل نسخ T-box TBX20 | 1.866 | 0.0001 |
| ERAS | عصور GTPase | 1.846 | 0.0008 |
| C12orf68 | مجال الملف الملفوف يحتوي على 184 | 1.839 | 0.0002 |
| ملاحظة: logFC وقيم P الخام مأخوذة من تحليل التعبير التفاضلي للميكروآرايف. |
الجدول 5: أفضل عشرة DEGs مصنفة حسب تغير الطية في الجينات المرتفعة والمخفضة.
| رمز الجين | الوصف | الجينات المشتركة (n) | قيمة P |
| RTP5 | بروتين ناقل المستقبلات 5 | 14 | 0.000276 |
| CXCL1 | بروتين ألفا منظم للنمو 1 | 8 | 0.011423 |
| CXCL10 | كيموكين النمط C-X-C 10 | 7 | 0.046144 |
| GPR37L1 | مستقبل البروزابوسين GPR37L1 | 7 | 0.003792 |
| HCAR1 | مستقبل حمض الهيدروكسي كربوكسيليك 1 | 7 | 0.046572 |
| OPRL1 | مستقبل نوسيسيبتين 1 | 7 | 0.039753 |
| P2RY4 | مستقبلات P2Y 4 | 7 | 0.001279 |
| SSTR4 | مستقبل السوماتوستاتين من النوع 4 | 7 | 0.006742 |
| SUCNR1 | مستقبل السوكسنايت 1 | 7 | 0.000105 |
| الصراف الآلي | كيناز سيرين بروتين في الوقت الحالي | 5 | 0.004961 |
| مثبط مضخة البروتون: تفاعل البروتين والبروتين؛ DEGs: جينات معبر عنها بشكل تفاضلي. |
الجدول 6: أفضل 10 جينات مركزية تم تحديدها في شبكة مثبطات مضخة البروتون لمستويات DEGs.
الجدول الإضافي 1: قيم ct الخام qRT-PCR، سير العمل الكامل لتحليل المعلوماتية الحيوية، والنتائج المعالجة (DEG، GO/KEGG، وPPI) للدراسة يرجى الضغط هنا لتحميل هذا الملف.