唐氏綜合癥（DS）又稱21三體綜合征，由21號(hào)染色體異常（21號(hào)染色體三體）導(dǎo)致,，是新生兒精神發(fā)育遲滯最常見(jiàn)的遺傳原因,。

轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)與其他相關(guān)蛋白之間的互作來(lái)激活或者抑制轉(zhuǎn)錄，從而調(diào)控下游靶基因的表達(dá),，其在各種疾病中的作用不可忽略,。今天借助Kong等的研究[1],，分享一個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)控相關(guān)的簡(jiǎn)單研究套路~

邏輯思路

方法剖析

選用了3個(gè)關(guān)于唐氏綜合征（DS）GEO數(shù)據(jù)集：GSE1281,、GSE1611和GSE5390,，這3個(gè)數(shù)據(jù)集的詳細(xì)信息如下表所示，包含了人和鼠兩種不同物種的表達(dá)數(shù)據(jù),。（作者解釋為人類和小鼠轉(zhuǎn)錄因子與其調(diào)控基因之間的關(guān)系是比較保守的,。）

GSE1611中P0, P15, P30分別指出生0, 15, 30天的小鼠

原始數(shù)據(jù)進(jìn)行背景校正,、標(biāo)準(zhǔn)化以及假陽(yáng)性過(guò)濾等預(yù)處理,，預(yù)處理運(yùn)用Affymetrix Power Tools 的RMA算法進(jìn)行，篩選出PLIER信號(hào)強(qiáng)度>100的頻率超過(guò)50%,。差異基因（DEGs）篩選及分析簡(jiǎn)要流程和結(jié)果如下圖所示,。

以信號(hào)強(qiáng)度比>1.2，P≤0.05為條件篩選GEO數(shù)據(jù)集中的DEGs,，將得到的DEGs整合按人和鼠分類比較,，得到在人和鼠的DS中均顯著上調(diào)的50個(gè)基因，顯著下調(diào)的有23個(gè)基因,。隨后驗(yàn)證這些DEGs在染色體上的分布狀態(tài)，在人體21號(hào)染色體和鼠16號(hào)染色體的有8個(gè)差異基因（CBR1, DYRK1A, HMGN1, ITSN1, RCAN1, SON, TMEM50B和TTC3）,，均是在DS中顯著上調(diào),。

最后根據(jù)BIOGRID數(shù)據(jù)庫(kù)信息，對(duì)8個(gè)DEGs及有關(guān)聯(lián)的非DEGS構(gòu)建了基因相互作用網(wǎng)絡(luò),。

運(yùn)用DAVID數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)DEGs進(jìn)行GO功能和KEGG通路分析,，并篩選顯著富集GO條目（P≤0.05, FDR ≤ 10）和KEGG通路（ P≤0.05 ）

如下圖所示DEGs生物過(guò)程主要富集在macromolecular complex subunit organization, cellular ion homeostasis及synaptic vesicle endocytosis等。

如下表所示,，顯著KEGG pathways富集在focal adhesion, natural killer cell mediated cytotoxicity, Alzheimer’s disease等通路上,。

構(gòu)建DEGs相關(guān)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，主要方法如下圖所示,。

得到DEGs相關(guān)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)（下圖）,，有11個(gè)顯著富集的轉(zhuǎn)錄因子motifs (P≤0.01): PAX5, EGR1, XBP, SREBP1, OLF1, MZF1, NFY, NFKAPPAB, MYCMAX, NFE2 和RP58。

根據(jù)JASPAR數(shù)據(jù)庫(kù)信息,，篩選得到3種顯著富集的motifs：Pax5,，EGR1，MAF1,。

到這里整個(gè)分析過(guò)程就完成了~

思維散發(fā)

GEO數(shù)據(jù)挖掘——差異基因——基因的功能分析——構(gòu)建轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò),，這里的研究思路相當(dāng)簡(jiǎn)單吧~與單純辨識(shí)mRNA為biomarker的研究相比，增添了轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建,，將DEGs和轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控關(guān)聯(lián)起來(lái),。

本研究如果在原始表達(dá)數(shù)據(jù)選擇上保持物種統(tǒng)一會(huì)更好,；通過(guò)差異基因?qū)ふ肄D(zhuǎn)錄因子，可以進(jìn)一步分析兩者功能上的聯(lián)系,；另外,，可以結(jié)合生信分析結(jié)果，適當(dāng)添加實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證使研究更加嚴(yán)謹(jǐn),、完善,。

1. Kong, X.D., N. Liu, and X.J. Xu, Bioinformatics analysis of biomarkers and transcriptional factor motifs in Down syndrome. Braz J Med Biol Res, 2014. 47(10): p. 834-41.