颅缝早闭中的线粒体相关基因和蛋白质变化：整合转录组学与Fgfr2C361Y/+颅缝蛋白组学研究

《Functional & Integrative Genomics》：Mitochondria-related gene and protein changes in craniosynostosis: integrated transcriptomics and Fgfr2C361Y/+ cranial suture proteomics

摘要

颅缝早闭是指颅骨缝合线过早融合的现象，在生物学上具有异质性。为了绘制颅缝早闭中与线粒体相关的信号图谱并确定后续研究的候选基因，我们整合了两个公共微阵列数据集（GSE27976、GSE50796），校正了批量效应，并使用limma分析了14,186个共享基因。研究共鉴定出798个差异表达基因（DEGs）（其中388个上调，410个下调），经过Benjamini–Hochberg校正后仍有19个基因保持显著性。将这些差异表达基因列表与MitoCarta 3.0数据库进行比对，得到了24个与线粒体相关的差异表达基因（MitoDEGs）。通过进一步的特征选择，我们将这24个MitoDEGs简化为8个基因组合（TMEM11、SLC25A21、GPT2、CYP27A1、MRPS30、ACAA2、GSR和LIG3）；在整合后的数据集中，该基因组合的多基因评分达到了0.806的AUC值。基于相关性的共表达分析表明，这些基因与线粒体翻译、电子传递、氨基酸代谢、氧化还原调控以及细胞-基质信号传导过程密切相关。在颅缝早闭病例中，基于这8个基因的聚类分析区分出了两种具有不同GSVA通路特征的分子亚型。为了在遗传学定义的小鼠模型中验证这些发现，我们对比了Fgfr2C361Y/+敲入（KI）小鼠与其野生型（WT）同窝小鼠的双侧冠状缝合复合体。Jess毛细管免疫测定显示，KI组小鼠的CYP27A1表达水平显著升高（P<0.0276），而ACAA2、LIG3、MRPS30和TMEM11的表达水平没有显著差异。独立于数据获取（DIA）的蛋白质组学分析发现了523个差异表达的蛋白质（KI组中有516个蛋白质表达增加，7个减少），随后通过更严格的阈值设定、敏感性分析和无阈值排名富集方法进行了进一步处理。在这些更为保守的分析中，MitoCarta数据库中的蛋白质和线粒体通路仍然得到了验证。这些结果支持了颅缝早闭中与线粒体相关的转录组学和蛋白质组学变化，并为未来的机制研究指出了重点的线粒体候选基因。