GADD45A和GADD45B作为肾缺血再灌注损伤中与染色质调节因子相关的新型生物标志物

GADD45A and GADD45B as Novel Biomarkers Associated with Chromatin Regulators in Renal Ischemia-Reperfusion Injury.

作者信息Ming Xie, Ruiyan Xie, Pengcheng Huang, Desmond Y H Yap, Peng Wu
PMID37511062
发布时间2023-07-11
DOI10.3390/ijms241411304

实验完整度

中

包含生物信息学分析(机器学习、WGCNA等)和动物模型验证(qRT-PCR、Western blot、IHC、IF),但缺乏机制干预和细胞实验。

主要模型

人肾移植组织样本(GSE43974、GSE30718、GSE126805) 雄性C57BL/6小鼠肾IRI模型

重点核对

数据集GSE43974、GSE30718、GSE126805的获取与处理 小鼠肾IRI模型中缺血时间35分钟、再灌注24小时 GADD45A和GADD45B的mRNA和蛋白表达检测 pDCs标记物BST2的免疫荧光共染 风险评分模型公式:1.2387×GADD45A + 3.815×GADD45B

摘要

染色质调节因子(CRs)是表观遗传修饰的重要上游调节因子。CRs在肾缺血再灌注损伤(IRI)发病机制中的作用仍不清楚。我们利用公共领域的数据,对肾IRI患者中差异表达的染色质调节因子基因进行了生物信息学分析。鉴定出的核心CRs用于开发肾IRI的风险预测模型,并在小鼠肾IRI模型中通过Western blot、qRT-PCR和免疫组织化学验证了它们的表达。我们还研究了核心CRs与肾IRI中浸润免疫细胞之间的关系,并使用网络分析探索了靶向核心CRs及其相关下游microRNA的药物。机器学习方法的结果显示,五个基因(DUSP1、GADD45A、GADD45B、GADD45G、HSPA1A)在肾IRI中上调,在细胞周期、p38 MAPK信号通路、p53信号通路、FoxO信号通路和NF-κB信号通路中发挥关键作用。从网络中选择的两个基因GADD45A和GADD45B(生长停滞和DNA损伤诱导蛋白45α和β)用于肾IRI风险预测模型。它们在测试和验证队列中均表现出良好性能。与假手术小鼠相比,患有肾IRI的小鼠肾脏中GADD45A和GADD45B的表达显著上调。GADD45A和GADD45B在浸润免疫细胞分析中显示与浆细胞样树突状细胞(pDCs)相关,并基于加权基因共表达网络分析(WGCNA)方法富集于MAPK通路。靶向GADD45A和GADD45B的候选药物包括β-七叶皂苷、舍曲林、伯氨喹、匹莫齐特和氮杂环醇。GADD45A和GADD45B的失调与肾IRI和pDCs浸润有关,靶向GADD45A和GADD45B的药物可能对肾IRI具有治疗潜力。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
染色质调节因子在肾缺血再灌注损伤发病机制中的作用及其与免疫细胞浸润的关系。
核心机制
GADD45A和GADD45B可能通过MAPK信号通路参与肾IRI,并与浆细胞样树突状细胞浸润相关。
主要证据
基于GEO数据集的生物信息学分析和小鼠肾IRI模型验证,GADD45A和GADD45B表达上调,并与pDCs浸润相关。
研究意义
GADD45A和GADD45B作为肾IRI的潜在生物标志物和治疗靶点,可能为药物再利用提供依据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

差异表达基因鉴定与机器学习筛选

鉴定肾IRI中与染色质调节因子相关的差异表达基因,并筛选核心基因。

使用GEO数据集GSE43974,通过limma包筛选DEGs,并使用SVM、RF、XGB三种机器学习模型。

2

风险预测模型构建与验证

基于核心CRs构建肾IRI风险预测模型,并在外部数据集中验证。

使用LASSO-Cox回归构建由GADD45A和GADD45B组成的风险评分模型,并在GSE30718和GSE126805合并数据集中验证。

3

小鼠肾IRI模型验证基因表达

在体内模型中验证GADD45A和GADD45B的表达变化。

使用雄性C57BL/6小鼠建立肾IRI模型,检测肾功能、肾损伤标志物及GADD45A/B表达。

4

免疫细胞浸润相关性分析

分析GADD45A和GADD45B与肾IRI中浸润免疫细胞的关系。

使用ssGSEA评估免疫细胞浸润,分析GADD45A/B与pDCs及其标记物的关系。

5

药物-基因-微RNA网络构建

预测靶向GADD45A和GADD45B的潜在药物及相互作用miRNA。

使用DSigDB数据库筛选候选药物,TargetScan预测miRNA,构建网络。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
肌酐检测试剂盒Nanjing JianchengC011-2-1
尿素检测试剂盒Nanjing JianchengC013-2-1
Trizol试剂Invitrogen Life Technologies--
ReverTra Ace qPCR RT试剂盒TOYOBOFSQ-101
SYBR Green PCR预混液TOYOBOQPK-201
RIPA裂解液Epizyme BiotechPC101
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime BiotechnologyP0010
快速封闭液Epizyme BiotechPS108
抗GADD45A抗体Biossbs-1360R
抗GADD45B抗体Biossbs-15904R
抗β-actin抗体Cell Signaling Technology4970
DAB显色试剂盒Dako--
抗BST2抗体Proteintech13560-1-AP
DAPIBOSTERAR1176

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
小鼠肾IRI模型
小鼠品系、性别、周龄、体重、缺血时间、再灌注时间、麻醉剂量、体温维持、分组样本量
阅读提示:见Materials and Methods 4.10节
qRT-PCR
RNA提取方法、逆转录试剂盒、PCR预混液、引物序列、相对定量方法
阅读提示:见Materials and Methods 4.11节及Table 2
Western blot
蛋白提取缓冲液、蛋白定量方法、上样量、凝胶浓度、抗体稀释比例、二抗孵育时间
阅读提示:见Materials and Methods 4.14节
免疫组织化学
切片厚度、抗原修复方法、一抗稀释比例、二抗孵育时间、显色试剂盒、复染方法
阅读提示:见Materials and Methods 4.15节
免疫荧光
一抗稀释比例、二抗孵育时间、DAPI染色时间、显微镜观察条件
阅读提示:见Materials and Methods 4.15节