今天給大家?guī)淼氖?020年3月發(fā)表在Neuropsychiatric Disease and Treatment（IF=2.157）雜志上的文章“Weighted Gene Coexpression Network Analysis Identifies Specific Modules and Hub Genes Related to Major Depression”,。這篇文章通過WGCNA分析將DEGs劃分成9個模塊，并對最重要的模塊進(jìn)行功能富集分析以及PPI網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和hub基因篩選,。

一.研究背景

抑郁癥已經(jīng)成為一個普遍的公共衛(wèi)生問題,。盡管從神經(jīng)生物學(xué)角度理解重性抑郁障礙(MDD)已經(jīng)取得了進(jìn)展，但對控制MDD的病理生理學(xué)機(jī)制仍缺乏科學(xué)認(rèn)識,。作者試圖闡明MDD的分子機(jī)制,，并確定更多與疾病發(fā)病機(jī)制相關(guān)的潛在基因。

二.分析流程

三.結(jié)果解讀

1.鑒別差異表達(dá)基因

從GEO數(shù)據(jù)庫下載GSE98793數(shù)據(jù)集,，使用limma包篩選到3276個DEGs,，用于進(jìn)一步的WGCNA分析。

2.加權(quán)共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及關(guān)鍵模塊鑒別

使用WGCNA包構(gòu)建基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò),，以識別具有生物學(xué)意義的基因模塊,。

• 為了確保網(wǎng)絡(luò)是無尺度網(wǎng)絡(luò)分布，作者選擇了β= 5作為軟閾值（圖1）。

• 作者設(shè)置模塊的基因的最小數(shù)量為100,，將MEDissThres設(shè)置為0.25來合并相似的模塊,，最終把DEGs分為9個模塊（圖2A）。

3.模塊之間的相關(guān)性以及鑒別關(guān)鍵模塊

• 作者分析了九個共表達(dá)模塊之間的相互作用,，并繪制了模塊熱圖（圖2B）,。結(jié)果表明，其中一些基因模塊是經(jīng)過獨(dú)立驗(yàn)證的,，尤其是綠松石,，藍(lán)色，棕色和品紅色模塊,。這些模塊證明了模塊之間的高度獨(dú)立性以及每個模塊中表達(dá)的基因的相對獨(dú)立性,。

• 為了確定這9個共表達(dá)模塊之間的聯(lián)系和相互作用，作者分析了eigengene的連接度,。結(jié)合圖2C,，可以觀察到這九個模塊被分為兩個主要類別（第一級分叉的地方）。根據(jù)eigengene的連接性繪制的熱圖證實(shí)了結(jié)果（圖2D）,。

• 作者發(fā)現(xiàn)黃色和藍(lán)色,、棕色和綠色以及黑色和品紅色模塊有更高的鄰接度。

• 作者將與MDD顯著相關(guān)的前3個模塊作為關(guān)鍵模塊,，即為綠松石,，藍(lán)色，棕色模塊,。

3.感興趣模塊中的基因功能富集分析

因?yàn)榫G松石、藍(lán)色和棕色模塊都與MDD發(fā)展高度相關(guān),，所以作者使用Enrichr工具對這三個感興趣的模塊進(jìn)行了GO和KEGG富集分析,。

• 綠松石模塊：基因主要富集于免疫應(yīng)答中的中性粒細(xì)胞的活化、脫顆粒,、中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的免疫和cAMP依賴性蛋白激酶活性(cAPK)（圖3A）,。

• 藍(lán)色模塊：基因主要富集于核糖體生物發(fā)生、ncRNA和rRNA代謝,、T細(xì)胞活化和DNA解旋酶活性(圖3B),。

• 棕色模塊：基因主要富集于mRNA 5′-剪接位點(diǎn)的識別，糖胺聚糖的生物合成過程,，蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶激活劑活性以及細(xì)胞對咖啡因反應(yīng)(圖3C),。

• 對三個模塊進(jìn)行KEGG通路分析：主要富集在T細(xì)胞受體信號傳導(dǎo)通路、原發(fā)性免疫缺陷,、TNF信號通路,、Th1,Th2,Th17細(xì)胞分化,、自噬和RNA降解以及氧化磷酸化(圖3D)。

• 以上結(jié)果顯示,，這些基因與自噬和細(xì)胞免疫功能密切相關(guān),。

4.PPI網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及選定模塊分析

使用STRING數(shù)據(jù)庫對選定模塊（綠松石，藍(lán)色和棕色）中排名靠前的基因構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò),。使用Cytoscape進(jìn)行可視化（圖4）,。使用cytoHubba插件將選定模塊中連接度高的基因鑒定為hub基因。

• 綠松石模塊：MAPK3,、RETN,、MMP9、CTSD,、cAMP被鑒定為hub基因(圖4A),。

• 藍(lán)色模塊：FBL、RPL11,、RPS18,、NOP56、RPS5,、RPS14,、MRTO4、RPL18A,、RPL35,、POLR1C被鑒定為hub基因(圖4B)。

• 棕色模塊：SLCO4C1,、VEGFA,、SRSF1被鑒定為hub基因 (圖4C)。