心脏衰老相关基因与治疗药物的生物信息学筛选

目的 通过生物信息学技术比较衰老小鼠与年轻小鼠的基因芯片数据,初步鉴定出与心脏衰老相关的基因,并探寻潜在的治疗药物.方法 从基因表达数据库中获取数据集GSE12480,利用生物信息学方法筛选年轻小鼠和年长小鼠心室中的差异表达基因,然后对差异表达基因进行基因本体(GO)功能富集分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)信号通路分析,并且构建蛋白质相互作用网络获得关键基因和关键模块.最后根据关联性图谱(CMap)分析具有潜在治疗心脏衰老的小分子药物.结果 共筛选出471个差异表达基因,包括437个在年长小鼠中上调的基因和34个在年长小鼠中下调的基因.差异表达基因主要参与细胞黏附、炎症反应、细胞外基质组织和血管生成的正调控等作用,KEGG通路分析表明差异表达基因主要参与PI3K/Akt信号通路、局灶性粘连和趋化因子信号通路等作用.通过构建蛋白质相互作用网络从而筛选出纤维连接蛋白基因(fibronectin1,Fn1)、蛋白酪氨酸磷酸酶受体C(Ptprc)、基质金属蛋白酶组织抑制因子-1(tissue inhibitor of matrix metalloproteinases,TIMP-1)、胰岛素一号增长因子(insulin-like growth factors1,Igf1)、内皮细胞表面Ⅷ因子抗原(vonWillebrand factor,VwF)这5个关键基因.并且筛选出两个重要模块,模块中的基因主要参与PI3K/Akt信号通路、局灶性粘连和趋化因子信号通路等作用.治疗心脏衰老的潜在小分子药物有白屈菜碱、STOCK1N-35696等.结论 筛选出的关键基因促进了对衰老机制的理解,筛选出的小分子药物可作为治疗心脏衰老的关键药物进行研发.