只有小鼠的测序数据却不会分析？结合多数据库数据轻松发6+

本次小编分享一篇2021年3月30日发表于Front Cardiovasc Med的文献，影响因子6.050。这项研究通过对人和小鼠数据的联合分析，确认并预测ITGA9在整合素和四萜素中与心血管疾病高度相关，并有希望进行进一步的实验研究。其他突出的关联是TSPAN5和ITGA8与脂质代谢，Cd82与血压，ITGA2、ITGAE和ITGB6与血小板功能。这项工作提供了一个利用综合生物信息学方法全面系统地预测结构和功能相关的基因和蛋白质与特定疾病的联系的例子。

背景：四萜素和整合素结合构成膜蛋白。四萜素与整合素相互作用，以膜结构域(称为四萜素富集微域(TEMs))的形式调节粘附、迁移、增殖和信号转导的动力学。TEMs还含有其他细胞黏附蛋白，如免疫球蛋白超家族(IgSF)蛋白和克劳丁素。这些TEMs蛋白的心血管功能已被发现，有待进一步研究。

方法：对人体标本，采用gtex、NCBI-dbGaP和ncbi-geo三个数据库的数据进行分析。利用dbGaP数据库进行GWAS分析，确定靶基因与人类表型之间的关联。GEO是NCBI的一个公共资源库，用于存档基因组数据。GTEx用于组织特异性mRNA表达水平和eQTL分析。对于小鼠样本，GeneNetwork用于发现小鼠的基因-表型相关性和表达水平的基因-基因相关性。心血管数据的分析是本研究的重点。

一些整合素和四萜素，如ITGA8和Cd151，在人类心血管系统中高度分布

用GTEx检测人体心血管系统中四萜素和整合素各基因的表达水平。根据数据，如热图(图2A)所示，整合素和四萜素超家族在心血管系统中具有对比成分，表明它们在功能上可能存在差异或分歧。整合素α3、α5、α7、α8、αV、β1、β5和四倍叶扁豆素TSPAN3、TSPAN4、TSPAN9、CD9、CD63、CD81和CD151的mRNA表达水平从中到高。在小鼠主动脉中，四斯潘蛋白CD151、CD81、TSPAN3和CD9；整合素β5， β1和αV；和整合素相关蛋白Fermt2/Kindlin2相对高表达(表1)，本研究/数据集没有解剖这些表达在主动脉EC和/或VSMC室中的分布。考虑到血管平滑肌细胞构成了主动脉的主要细胞团块，这些表达更有可能是来自主动脉平滑肌细胞的表达。

利用GTEx的数据，我们选择了在人类和小鼠心血管系统中都丰富的基因，来比较它们在各种人体组织中的表达水平。所有的基因都在动脉(包括主动脉、冠状动脉和胫骨动脉)的mRNA水平上高表达。图2B显示了ITGA8和Cd63基因，这两个基因在动脉中高度表达，分别作为整合素和四倍半素家族的例子。我们必须承认，由于GTEx检测的人体组织标本主要来自健康受试者，在生理条件下，部分四倍松蛋白和整合素基因的低表达并不排除其在病理条件下表达上调的可能性。对于其他器官，如肝和肺，它们在器官内的脉管系统中的表达是难以确定的。

GWAS显示整合素或四萜素与心血管事件之间的关联

为了寻找我们感兴趣的基因与心血管表型之间的关联，我们使用NCBI-dbGaP的数据库接口表型-基因型整合器(表现型-基因型整合器)进行调查。GWAS分析的结果为整合素和四倍半素与人类疾病在基因组规模上的相关性提供了见解(图3A)。

GEO分析显示，Cd9、Cd82、Cd151、TSPAN18、UPK1B和大多数整合素与心血管功能相关基因共表达

所有来自GEO的人类数据集都经过特定的数据挖掘处理，提取心血管系统中四萜素和整合素的共表达基因。IRIDESCENT软件通过将四萜素和整合素的共表达基因用分子、事件和表型等术语进行分组，来识别它们之间的功能共性。首先确定与整个四萜素蛋白和整合素家族成员列表相关的40个基因，然后，对每个基因，使用文献挖掘方法确定与心血管系统相关的常见术语，如方法中所述。整合素和四青素家族成员的强烈共性突出了它们在ECs和血细胞(如血小板、白细胞)以及血管细胞和ECM之间相互作用中的作用(图3B)，进一步支持了四萜素与细胞黏附蛋白的功能连接。

我们还手工选择了那些与心血管系统密切相关的。Cd9、Cd82、Cd151、TSPAN18、UPK1B和大部分整合素与各种心血管功能之间存在关联(图3C)。最显著的累及是血管相关事件，包括微血管、新生血管、血管发育和重建，占所有相关事件的30%。其他相关因素包括血小板、心脏、内皮细胞、血管平滑肌细胞、动脉粥样硬化、脂肪和胆固醇。值得注意的是，Cd9、Cd151、ITGAV和ITGBL1与两个明显的、公认的平滑肌细胞标记物SM22alpha(基因符号：TAGLN)和平滑肌alpha-actin (ACTA2)相关，表明它们在VSMCs调控中可能发挥作用。

全基因组研究表明，ITGAE、其他8种整合素、TSPAN5和其他6种四萜素与小鼠心血管事件相关

表1显示了相对高表达基因的表达水平。各种全基因组研究的结果集中在小鼠心血管系统被存储在基因网络。类似于人类，我们提取的数据频谱内的基因和我们感兴趣的表型(表2)。

根据两种动物的数据，TSPAN5和ITGA8与脂质代谢相关，Cd82和ITGA9与血压相关，ITGA2、ITGAE和ITGB6与血小板功能相关

我们选择ITGA9进行进一步分析。在蛋白质水平上，人和小鼠ITGA9之间90%以上的序列同源性使它们具有高度的可比性。利用小鼠主动脉共表达数据进行基于KEGG通路的基因组富集分析，提示ITGA9参与代谢、MAPK信号、肌动蛋白细胞骨架、局灶性粘连和Wnt信号。图4A显示了根据调整后的p值，前10个富集的通路。

考虑到ITGA8可能参与胆固醇代谢，对其进行了类似的分析。Focal adhesion, MAPK signaling和PI3K-Akt signaling是前三种通路(图4B)，与ITGA9分析的读数类似。

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