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翻新MR,打破蛋白组学壁垒,两图发10+

生信人  · 公众号  · 生物  · 2024-09-17 07:09

正文

8月1日表在Brian(10.6/Q1)杂志上,题目为“ 整合人类蛋白质组和遗传学识别颅内动脉瘤的新风险基因Identifying novel risk genes in intracranial aneurysm by integrating human proteomes and genetics”的文章,乍一看,就两张图一个表,凭啥发10+,仔细一看,整合蛋白质组学、转录组学、孟德尔随机化、贝叶斯共定位方法,识别IA风险基因和IA破裂相关基因,这就有意思了,IA存在破裂风险,严重可危及生命,找到破裂相关风险基因比单纯IA风险更重要。



全蛋白质组学关联分析挖掘疾病新靶点

5 + PWAS联合MR共定位寻找治疗靶点

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整体研究框架与数据来源:

1、全蛋白质组关联研究:ROS/MAP来源的死后脑组织蛋白质谱;Banner队列

2、人类血浆蛋白质组学:ARIC队列

3、多组织转录组:GTEx多组织基因表达

4、IA的GWAS数据:UK Biobank(IA对照和IA破裂组)

5、IA的RNA-Seq数据:GEO数据库


图1 流程图


结果:

一、IA的蛋白质组学关联研究发现与验证

为了探索脑部蛋白水平受顺式调控并与IA风险相关,按照FUSION流程讲IA的GWAS数据和人类脑与血浆蛋白质组学数据整合进行全蛋白质组关联研究(PWAS)。结果显示在大脑中,PWAS识别蛋白丰度与IA相关候选基因分别为CNNM2、GPRIN3、,UFL1、ISLR、ISLR2(图2;表1)

2 全蛋白质组学关联研究的曼哈顿图

二、Willis环基因的细胞富集分析

对小鼠Willis环的单细胞数据进行AUCell计算PWAS中风险基因的富集得分。为了探索风险基因是否在Willis环特定细胞类型中富集,研究进行细胞类型特异性富集分析,结果表明5个全部显著富集在成纤维细胞和内皮细胞中(图3A)。

3 颅内动脉瘤潜在危险基因的功能分析


三、MR识别的IA因果基因富集

通过IA转录组数据进行5个marker基因在mRNA水平上的差异表达情况,UFL1在IA中的表达下调,而GPRIN3和ISLR2的表达上调。还进行了GSEA分析,结果表明,CNNM2主要参与细胞对压力的反应、细胞周期以及受体酪氨酸激酶信号传导;GPRIN3在SLC介导的跨膜运输、无义介导的衰变和帽依赖的翻译起始中起重要作用;UFL1富集于细胞周期、TP53介导的转录调控以及疾病中的生长因子受体和二级信使信号传导;ISLR和ISLR2主要集中于膜运输、囊泡介导的运输和止血功能(图3B)。进一步PPI分析,发现DK5RAP3是PPI的核心节点。据报道,DK5RAP3通过调节AKT/HIF-1α/VEGFA信号抑制胃神经内分泌癌中的血管生成。这些分析表明,DK5RAP3可能在IA的发展中发挥重要作用。


四、MR和共定位分析识别的IA因果基因富集

对脑pQTL与IA GWAS数据进行MR分析,验证上述5个风险基因与IA的因果关联。进一步,基于H4≥75%的标准,结果显示5个钟的3个(CNNM2、GPRIN3和UFL1)具有遗传共定位证据(表1),这表明这3个基因与IA发生发展相关。


五、TWAS评估IA潜在风险因果基因

整合IA的GWAS数据与GTEx人类多组织转录数据,通过FUSION进行TWAS分析。结果显示,17个基因顺式调控mRNA表达与IA相关。其中PWAS和TWAS共同识别基因为UFL1和ISLR,这表明PWAS和TWAS共同为这2个基因在IA疾病中提供证据。


六、IA破裂预测因子

为了探索顺式调控脑蛋白水平与IA破裂相关的基因,我们使用了与鉴定IA相关潜在基因相同的方法。PWAS分析显示,在脑组织中,CNNM2, UFL1 和 ISLR2的蛋白质丰度与IA破裂相关,并且两个基因(CNNM2和ISLR2)在另一项PWAS中得到了验证。所有三个基因都通过了MR验证,但仅CNNM2和UFL1基于H4 ≥ 75%的标准显示出遗传共定位的证据。


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