Published September 14, 2022
| Version v1
Publication
Open
Expression profiling suggests the involvement of hormone-related, metabolic, and Wnt signaling pathways in pterygium progression
Creators
- 1. Peking University People's Hospital
- 2. Peking University
- 3. Second Hospital of Anhui Medical University
- 4. Anhui Medical University
Description
Background Pterygium is an ocular surface disease that can cause visual impairment if it progressively invades the cornea. Although many pieces of research showed ultraviolet radiation is a trigger of pterygium pathological progress, the underlying mechanism in pterygium remains indistinct. Methods In this study, we used microarray to evaluate the changes of transcripts between primary pterygium and adjacent normal conjunctiva samples in China. Then, we performed Gene Ontology (GO) and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) functional enrichment analyses. Moreover, we constructed protein-protein interaction (PPI) and miRNA-mRNA regulatory networks to predict possible regulatory relationships. We next performed gene set enrichment analysis (GSEA) to explore the similarities and differences of transcripts between Asian studies from the Gene Expression Omnibus database. Furthermore, we took the intersection of differentially expressed genes (DEGs) with other data and identified hub genes of the development of pterygium. Finally, we utilized real-time quantitative PCR to verify the expression levels of candidate genes. Results A total of 49 DEGs were identified. The enrichment analyses of DEGs showed that pathways such as the Wnt-signaling pathway and metabolism-related pathways were upregulated, while pathways such as hormone-related and transcription factor-associated pathways were downregulated. The PPI and miRNA-mRNA regulatory networks provide ideas for future research directions. The GSEA of selecting Asian data revealed that epithelial-mesenchymal transition and myogenesis existed in the pathology of pterygium in the Asian group. Furthermore, five gene sets (interferon-gamma response, Wnt beta-catenin signaling, oxidative phosphorylation, DNA repair, and MYC targets v2) were found only in our Chinese datasets. After taking an intersection between selecting datasets, we identified two upregulated ( SPP1 and MYH11 ) and five downregulated ( ATF3 , FOS , EGR1 , FOSB , and NR4A2 ) hub genes. We finally chose night genes to verify their expression levels, including the other two genes ( SFRP2 and SFRP4 ) involved in Wnt signaling; Their expression levels were significantly different between pterygium and conjunctiva. Conclusions We consider hormone-related, metabolic, and Wnt signaling pathways may be important in the pathology of pterygium development. Nine candidate genes we identified deserve further study and can be potential therapeutic targets.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الخلفية الظفرة هي مرض سطح العين الذي يمكن أن يسبب ضعف البصر إذا كان يغزو القرنية تدريجيا. على الرغم من أن العديد من الأبحاث أظهرت أن الأشعة فوق البنفسجية هي محفز للتقدم المرضي للظفرة، إلا أن الآلية الأساسية في الظفرة لا تزال غير واضحة. الطرق في هذه الدراسة، استخدمنا المصفوفة الدقيقة لتقييم تغييرات النصوص بين الظفرة الأولية وعينات الملتحمة الطبيعية المجاورة في الصين. ثم أجرينا تحليلات الإثراء الوظيفي لأنطولوجيا الجينات (GO) وموسوعة كيوتو للجينات والجينوم (KEGG). علاوة على ذلك، أنشأنا شبكات تنظيمية للتفاعل بين البروتين والبروتين (PPI) و miRNA - mRNA للتنبؤ بالعلاقات التنظيمية المحتملة. أجرينا بعد ذلك تحليل إثراء مجموعة الجينات (GSEA) لاستكشاف أوجه التشابه والاختلاف في النصوص بين الدراسات الآسيوية من قاعدة بيانات التعبير الجيني الشاملة. علاوة على ذلك، أخذنا تقاطع الجينات المعبر عنها بشكل تفاضلي (DEGs) مع بيانات أخرى وحددنا جينات المحور لتطور الظفرة. أخيرًا، استخدمنا تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي في الوقت الفعلي للتحقق من مستويات التعبير عن الجينات المرشحة. النتائج تم تحديد ما مجموعه 49 DEGs. أظهرت تحليلات الإثراء لـ DEGs أن المسارات مثل مسار إشارات Wnt والمسارات المرتبطة بالأيض قد تم إعادة تنظيمها، في حين تم إلغاء تنظيم المسارات مثل المسارات المرتبطة بالهرمونات وعوامل النسخ. توفر الشبكات التنظيمية لمؤشر أسعار المنتجين و miRNA - mRNA أفكارًا لاتجاهات البحث المستقبلية. كشفت الدراسة الاستقصائية الاجتماعية والاقتصادية لاختيار البيانات الآسيوية أن الانتقال الظهاري المتوسط وتكوين العضلات موجودان في أمراض الظفرة في المجموعة الآسيوية. علاوة على ذلك، تم العثور على خمس مجموعات جينية (استجابة غاما الإنترفيرون، وإشارات بيتا كاتينين، والفسفرة التأكسدية، وإصلاح الحمض النووي، وأهداف MYC v2) فقط في مجموعات البيانات الصينية لدينا. بعد التقاطع بين اختيار مجموعات البيانات، حددنا اثنين من الجينات المحورية الخاضعة للتنظيم (SPP1 و MYH11) وخمسة جينات محورية خاضعة للتنظيم (ATF3 و FOS و EGR1 و FOSB و NR4A2). لقد اخترنا أخيرًا الجينات الليلية للتحقق من مستويات تعبيرها، بما في ذلك الجينين الآخرين ( SFRP2 و SFRP4 ) المشاركين في إشارات WNT ؛ كانت مستويات تعبيرها مختلفة بشكل كبير بين الظفرة والملتحمة. الاستنتاجات نعتبر أن مسارات الإشارات المتعلقة بالهرمونات والتمثيل الغذائي و WNT قد تكون مهمة في أمراض تطور الظفرة. تسعة جينات مرشحة حددناها تستحق مزيدًا من الدراسة ويمكن أن تكون أهدافًا علاجية محتملة.Translated Description (French)
Contexte Le ptérygion est une maladie de la surface oculaire qui peut entraîner une déficience visuelle si elle envahit progressivement la cornée. Bien que de nombreuses recherches aient montré que le rayonnement ultraviolet est un déclencheur du progrès pathologique du ptérygion, le mécanisme sous-jacent dans le ptérygion reste indistinct. Méthodes Dans cette étude, nous avons utilisé des microréseaux pour évaluer les changements de transcrits entre les échantillons de ptérygion primaire et de conjonctive normale adjacente en Chine. Ensuite, nous avons effectué des analyses d'enrichissement fonctionnel en ontologie des gènes (GO) et en encyclopédie des gènes et des génomes (KEGG) de Kyoto. De plus, nous avons construit des réseaux d'interaction protéine-protéine (IPP) et de régulation miARN-ARNm pour prédire les relations réglementaires possibles. Nous avons ensuite effectué une analyse d'enrichissement des ensembles de gènes (GSEA) pour explorer les similitudes et les différences des transcrits entre les études asiatiques de la base de données Gene Expression Omnibus. De plus, nous avons pris l'intersection de gènes exprimés différentiellement (DEG) avec d'autres données et identifié des gènes pivots du développement du ptérygion. Enfin, nous avons utilisé la PCR quantitative en temps réel pour vérifier les niveaux d'expression des gènes candidats. Résultats Un total de 49 DEG a été identifié. Les analyses d'enrichissement des DEG ont montré que des voies telles que la voie de signalisation Wnt et les voies liées au métabolisme étaient régulées à la hausse, tandis que des voies telles que les voies liées aux hormones et aux facteurs de transcription étaient régulées à la baisse. Les réseaux de régulation PPI et miRNA-mRNA fournissent des idées pour les orientations futures de la recherche. Le GSEA de la sélection des données asiatiques a révélé que la transition épithélio-mésenchymateuse et la myogenèse existaient dans la pathologie du ptérygion dans le groupe asiatique. De plus, cinq ensembles de gènes (réponse interféron-gamma, signalisation Wnt bêta-caténine, phosphorylation oxydative, réparation de l'ADN et cibles MYC v2) n'ont été trouvés que dans nos ensembles de données chinois. Après avoir pris une intersection entre la sélection des ensembles de données, nous avons identifié deux gènes concentrateurs régulés à la hausse ( SPP1 et MYH11 ) et cinq gènes concentrateurs régulés à la baisse ( ATF3 , Fos, EGR1, FOSB et NR4A2 ). Nous avons finalement choisi des gènes de nuit pour vérifier leurs niveaux d'expression, y compris les deux autres gènes ( SFRP2 et SFRP4 ) impliqués dans la signalisation Wnt ; Leurs niveaux d'expression étaient significativement différents entre le ptérygion et la conjonctive. Conclusions Nous considérons que les voies de signalisation hormonales, métaboliques et Wnt peuvent être importantes dans la pathologie du développement du ptérygion. Neuf gènes candidats que nous avons identifiés méritent une étude plus approfondie et peuvent être des cibles thérapeutiques potentielles.Translated Description (Spanish)
Antecedentes El pterigión es una enfermedad de la superficie ocular que puede causar discapacidad visual si invade progresivamente la córnea. Aunque muchas investigaciones mostraron que la radiación ultravioleta es un desencadenante del progreso patológico del pterigión, el mecanismo subyacente en el pterigión sigue siendo indistinto. Métodos En este estudio, utilizamos micromatrices para evaluar los cambios de los transcritos entre muestras de pterigión primario y conjuntiva normal adyacente en China. Luego, realizamos análisis de enriquecimiento funcional de Gene Ontology (GO) y Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG). Además, construimos redes reguladoras de interacción proteína-proteína (PPI) y miARN-ARNm para predecir posibles relaciones reguladoras. A continuación, realizamos un análisis de enriquecimiento de conjuntos de genes (GSEA) para explorar las similitudes y diferencias de las transcripciones entre los estudios asiáticos de la base de datos Gene Expression Omnibus. Además, tomamos la intersección de genes expresados diferencialmente (DEG) con otros datos e identificamos genes hub del desarrollo del pterigión. Finalmente, utilizamos PCR cuantitativa en tiempo real para verificar los niveles de expresión de los genes candidatos. Resultados Se identificaron un total de 49 DEGs. Los análisis de enriquecimiento de DEG mostraron que las vías como la vía de señalización de Wnt y las vías relacionadas con el metabolismo estaban reguladas al alza, mientras que las vías como las relacionadas con hormonas y las asociadas con factores de transcripción estaban reguladas a la baja. Las redes reguladoras de PPI y miRNA-mRNA proporcionan ideas para futuras direcciones de investigación. La GSEA de selección de datos asiáticos reveló que la transición epitelial-mesenquimatosa y la miogénesis existían en la patología del pterigión en el grupo asiático. Además, solo se encontraron cinco conjuntos de genes (respuesta de interferón gamma, señalización de beta-catenina Wnt, fosforilación oxidativa, reparación del ADN y objetivos MYC v2) en nuestros conjuntos de datos chinos. Después de tomar una intersección entre la selección de conjuntos de datos, identificamos dos genes centrales regulados positivamente ( SPP1 y MYH11 ) y cinco regulados negativamente ( ATF3 , FOS, EGR1, FOSB y NR4A2 ). Finalmente elegimos genes nocturnos para verificar sus niveles de expresión, incluidos los otros dos genes ( SFRP2 y SFRP4 ) involucrados en la señalización de Wnt; Sus niveles de expresión fueron significativamente diferentes entre el pterigión y la conjuntiva. Conclusiones Consideramos que las vías de señalización relacionadas con las hormonas, metabólicas y Wnt pueden ser importantes en la patología del desarrollo del pterigión. Nueve genes candidatos que identificamos merecen un estudio adicional y pueden ser posibles dianas terapéuticas.Files
pdf.pdf
Files
(2.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:38d10d4ed702b55ca66c439806542773
|
2.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يشير التنميط التعبيري إلى تورط مسارات الإشارات المرتبطة بالهرمونات والتمثيل الغذائي و WNT في تطور الظفرة
- Translated title (French)
- Le profilage de l'expression suggère l'implication des voies de signalisation hormonales, métaboliques et Wnt dans la progression du ptérygion
- Translated title (Spanish)
- El perfil de expresión sugiere la participación de las vías de señalización relacionadas con las hormonas, metabólicas y de Wnt en la progresión del pterigión
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4295799617
- DOI
- 10.3389/fendo.2022.943275
References
- https://openalex.org/W1487157090
- https://openalex.org/W1501414433
- https://openalex.org/W1531139060
- https://openalex.org/W1593141554
- https://openalex.org/W1653145108
- https://openalex.org/W1852869774
- https://openalex.org/W1909167021
- https://openalex.org/W1968550787
- https://openalex.org/W1976884074
- https://openalex.org/W1996767155
- https://openalex.org/W2010370187
- https://openalex.org/W2017159094
- https://openalex.org/W2034974759
- https://openalex.org/W2035618305
- https://openalex.org/W2035662123
- https://openalex.org/W2045292202
- https://openalex.org/W2051215737
- https://openalex.org/W2063011414
- https://openalex.org/W2075203298
- https://openalex.org/W2076910970
- https://openalex.org/W2094975208
- https://openalex.org/W2095478806
- https://openalex.org/W2104609067
- https://openalex.org/W2112579849
- https://openalex.org/W2115107236
- https://openalex.org/W2117977572
- https://openalex.org/W2123851284
- https://openalex.org/W2140389725
- https://openalex.org/W2146512944
- https://openalex.org/W2159675211
- https://openalex.org/W2299233879
- https://openalex.org/W2320738569
- https://openalex.org/W2347029227
- https://openalex.org/W2409801940
- https://openalex.org/W2409835884
- https://openalex.org/W2468382375
- https://openalex.org/W2591580045
- https://openalex.org/W2607360200
- https://openalex.org/W2621361823
- https://openalex.org/W2733214305
- https://openalex.org/W2742591033
- https://openalex.org/W2769445506
- https://openalex.org/W2791182456
- https://openalex.org/W2793465679
- https://openalex.org/W2841068772
- https://openalex.org/W2890594291
- https://openalex.org/W2898583605
- https://openalex.org/W2955386706
- https://openalex.org/W2983112964
- https://openalex.org/W3005415926
- https://openalex.org/W3005652668
- https://openalex.org/W3010018301
- https://openalex.org/W3023456675
- https://openalex.org/W3028377813
- https://openalex.org/W3036319615
- https://openalex.org/W3041883393
- https://openalex.org/W3052130098
- https://openalex.org/W3081572383
- https://openalex.org/W3108543053
- https://openalex.org/W3111205576
- https://openalex.org/W3120519995
- https://openalex.org/W3127831181
- https://openalex.org/W3136684164
- https://openalex.org/W3173356620
- https://openalex.org/W3193025125
- https://openalex.org/W3204305732
- https://openalex.org/W4205625138
- https://openalex.org/W4206298115
- https://openalex.org/W4210708544