Hello，小伙伴们，又跟大家见面了啊，今天跟大家分享的是近日发表在Aging-US杂志上的一篇文章，影响因子5.179
Association between promoter DNA methylation and gene expression
in the pathogenesis of ischemic stroke
启动子DNA甲基化与基因表达在缺血性中风发病中的关系
首先我们先整体看下这篇文章的内容：
为了评估与缺血性中风（IS）相关的DNA甲基化位点以及基因表达，并全面揭示它们的相关性和可能的病理机制，作者进行了以下研究：（1）从具有和没有症状的IS相关的GEO数据库中对全基因组DNA甲基化进行分析；
（2）鉴定差异甲基化位置（DMP）和基因（DMG），功能富集分析以及DMG网络的构建； （3）在其他数据集中以及IS患者和对照中对2个不同的目标甲基化位置以及类似基因表达进行的验证；
（4）DNA甲基化与mRNA表达数据的相关性分析。
下面让我们具体来看一下这篇文章做了哪些研究吧~
数据来源：作者从GPL13534 Illumina Infinium HumanMethylation 450 BeadChip中检索GSE66500 ，用于全基因组DNA甲基化分析。该数据集来源于颈动脉斑块，由19名无症状和19名有症状患者组成。应用GEO2R中识别了所有数据处理和差异甲基化位置（DMP）。作者还从GEO数据库中获取了GSE118481，GSE16561 ，GSE22255 和GSE37587用作验证样本。
结果展示：
结果一：数据预处理和识别的DMP
首先，作者确定了GSE66500颈动脉斑块中485578个甲基化位点的DNA甲基化水平。经过质量控制和筛选后，对20019甲基化位置进行了差异分析。总共识别出1290个DMP，其中包括608个高甲基化DMP和682个低甲基化DMP。如图1所示：
图1. DMP的热图和火山图
随后，为了识别一组可以区分有和无症状患者的CpG，根据差异的甲基化CpG，作者进行了shrunken centroid分类器分析，并在有症状的患者中发现了4种超甲基化的CpG，它们之间的区别最为明显（图2A）。这四个差异甲基化的基因座对应于基因组中的三个基因（表1）。然后，作者分析了这四个高甲基化的CpG位点，发现它们之间存在显著差异（图2B）。其中这四个差异甲基化的CpG位点的甲基化如图2C所示。整个基因组中差异甲基化CpG位点的比例和启动子差异甲基化CpG位点的CpG岛分布比例在图2D中显示。
图2.有症状和无症状样本之间的差异甲基化
表1.DMPs的详细信息。
图3显示了差异甲基化的基因间CpG的染色体分布。红色的区域是高甲基化区域，绿色的区域是低甲基化区域。
图3.差异甲基化的基因间CpGs的染色体分布。
结果二：DMGs的功能富集分析
如图4所示， 在GO功能分析中，这些基因富集到了50个生物学过程，58个细胞成分以及46个分子功能。在KEGG通路分析中，大约富集了18条通路。在DO分析中，得到了39个DO项进行进一步的分析。在这些Terms中，证实了GO：0035637多细胞生物信号转导，GO：0007265 Ras蛋白信号转导，hsa04659 Th17细胞分化，hsa05321炎性肠病（IBD），hsa04024 cAMP信号级联，hsa04151 PI3K-Akt信号级联和hsa05320自身免疫性甲状腺疾病，与这些术语有关的基因被选择用于进一步评估。
图4. DMG的功能注释
结果三：PPI网络建设和子模块分析
作者在STRING数据库上进行了数据分析，该数据库显示了1463个蛋白对和552个结点。图5A显示了Cytoscape软件中的网络分析。当由MCODE应用程序检测到时，将识别出得分> 7的三个模块，并在图5B-5D中表示出来。综合GO，DO和KEGG分析的数据后，作者选择了2个DMG（HLA-DRB1和HLA-DQB1）作为与IS发病高度相关的hub基因，并将它们同时纳入子模块分析中 。图5. PPI网络构建和hub gene识别。
结果四：hub基因的验证
首先，作者在不同的微阵列数据集中验证了这两个基因。如图6所示，两个基因之间的差异仅在GSE16561中发现，而在其他数据集中则未发现。中风患者的HLA-DRB1和HLA-DQB1的表达低于正常对照组（P <0.05）。
图6.在不同数据集中验证感兴趣的mRNA表达
然后，作者进行了相关分析，以通过调节基因表达来区分DNA甲基化是否引起IS。无论如何，甲基化的改变会引起基因表达的改变。作者选择了这2个显著相关的甲基化-mRNA对，以测试总共322个样品（161个健康对照和161 IS）。对322个验证样本进行了年龄和性别协调。与对照组相比，IS患者的体重，BMI，腰围，吸烟状况，血清TC和LDL-C水平更高（表2）。 表2.正常组和IS组之间的人口统计学，生活方式特征和血脂水平比较
结果显示在两组样本中这两个基因的正常组相比于IS组显示出更高的甲基化水平（图7C-7D）。并且这两个基因的相对表达在中风样本中较低（图7A-7B）。图7. IS和健康样本之间感兴趣的mRNA表达以及DNA甲基化的验证
然后，作者在相似样本中进行了DNA甲基化与基因表达之间的相关性分析，并确定HLA-DRB1和HLA-DQB1基因甲基化水平与其表达呈负相关（图8）。该结果间接证实了HLA-DRB1和HLA-DQB1的启动子区域的甲基化修饰引起非典型基因表达，从而导致IS的开始。图8. DNA甲基化和mRNA表达的相关分析
好啦，这篇文章的内容就这么多啦，还是很充实的，总结一下就是作者通过一系列的研究认识到DNA甲基化与基因表达之间的联系，并强调了HLA-DRB1和HLA-DQB1在IS发病机制中的突出地位。
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