Диссертация (1144820), страница 32
Текст из файла (страница 32)
21). Данное предположениепредполагает, что пары синтропных заболеваний более тесно взаимосвязаныдруг с другом через общие ассоциированые с ними белки/гены (синтропныегены), по сравнению со случайно выбранными заболеваниями.Как следует из рис. 21 все три пары заболеваний («pre-eclampsia» /«diabetes mellitus» (PE & DM), «pre-eclampsia» / «gestational diabetes» (PE &GD), «pre-eclampsia» / «obesity» (PE & Ob)) действительно значимо связаныдруг с другом (p<0,001).
Причем самая тесная связь (по всем трём индексамсвязности) была установлена для «pre-eclampsia» и «diabetes mellitus» (Glotovet al., 2015a).Значимые отличия (p<0,001) наблюдались не только для парзаболеваний, но также для всей ассоциативной молекулярно-генетическойсети,описывающейвзаимодействиямеждубелками/генами,202203ассоциированными со всеми 4-мя заболеваниями («pre-eclampsia», «diabetesmellitus», «gestational diabetes», «obesity») (см. рис. 21). Эти результаты ещераз свидетельствуют о наличии общих метаболических процессов, которыенарушаются при этих заболеваниях.Таким«ANDVisio»образом,сконструированная«первичная»ассоциативнаяспомощьюсеть(ПАС),программывкоторойанализировали только четыре типа взаимодействия между объектами:ассоциация («association»), «регуляция» («regulation»), «положительнаярегуляция» («upregulation») и «отрицательная регуляция» («downregulation»),отражает единую «метаболическую» основу гестоза и сочетанных с нимзаболеваний.Анализ данной сети позволил выделить четыре общих гена, которые«связывают» гестоз с другими болезнями: REN, LPL, SERPINE1 (PAI1) иVEGF.
Данные гены были выбраны для реконструкции ассоциативных сетейпотенциальных молекулярных механизмов взаимосвязи гестоза, сахарногодиабета, ожирения и диабета беременных.Построенная сеть включала 186 генов (см. рис. 22), связанных сболезнями по типу «ассоциация» («association») в 230-ти случаях, по типу«регуляция» («regulation») - в 10-ти и по типу «положительная регуляция»(«upregulation») - в пяти случаях (последние два взаимодействия выделеныфиолетовым цветом).
Для каждого заболевания выявлены взаимосвязи сразным числом генов. Больше всего генов ассоциировано с сахарнымдиабетом и ожирением, меньше – с гестозом, и с гестационным диабетом.Большинство генов связаны с каким-то одним заболеванием, и тольконекоторыеассоциированыснесколькимиболезнямиодновременно.Последний тип взаимодействия характерен для всех пар, за исключениемпары гестоз - гестационный диабет.203204Рисунок 21. Распределение индексов связности «Number of sharedproteins» (A), «Jaccard index» (B) и «Meet/Min» (C) в случайныхассоциативныхсетях.Краснымистрелкамипоказаныположениявраспределении индексов связности пар «pre-eclampsia» и «gestationaldiabetes» (PE & GD), «pre-eclampsia» и «diabetes mellitus» (PE & DM), «preeclampsia» и «obesity» (PE & Ob) (по Glotov et al., 2015a).204205Рисунок 22.
Генетическая ассоциативная сеть связей гестоза ссахарным диабетом, ожирением и диабетом беременных. Овалом выделеныгены, ассоциированные с несколькими патологиями.Генетическая сеть гестоза еще раз подтвердила факт того, что природаэтогозаболеванияопределяетсямногимифакторами,пониманиепоследовательного включения которых может объяснять сложную природуэтой патологии.3.2.1.2.1.2. Реконструкция первичных ассоциативных сетей молекулярныхмеханизмов, общих для гестоза, сахарного диабета, ожирения и диабетабеременных.Проведенареконструкциясетимолекулярно-генетическихвзаимодействий между генами и белками, ассоциированных с гестозом, содной стороны, и с сахарным диабетом, ожирением и гестационнымдиабетом – с другой (см.
рис. 22-26). Во всех случаях построены сети 4-гоуровня.Чтобыпроследить регуляторные пути,разныхзаболеваний205206использован модуль «Pathway Discovery» программы «ANDVisio», которыйпозволяет проследить отдельные метаболические, сигнальные и другие пути,включающиезаданныеобъекты.Спомощьюфильтровпрограммы«ANDVisio», сети были редуцированы так, чтобы сохранить только наиболеезначимые объекты и связи.
Центральным звеном четырех сетей оказалисьобщиегены,которыеявлялисьфакторами,ассоциированными,регулирующими или влияющими (анализировали все типы взаимосвязей) наопределенные гены или белки (рис. 22-26).Для всех ассоциативных генетических сетей были выделены общие идифференцирующие факторы риска (см. рис.
23-26).Ассоциативная сеть, включающая гены и белки, которые связываютгестоз через ген VEGF с сахарным диабетом, ожирением и диабетомбеременных, включала 11 генов, 82 белка, объединенных 320-тью связями(см. рис. 23). Большинство последних (247) относились к типу «association»(выделены черным цветом). Одиннадцать - к «coexpression» и «expressionregulation» (выделены красным цветом), четыре – к «interaction» (выделенысерым цветом), тридцать восемь – к «down regulation», «regulation» и«upregulation» (выделены фиолетовым цветом) и двадцать – к «treatment»(выделены зеленым цветом).
Дифференцирующими факторами риска гестозав данной сети оказались пять генов (антогонист рецептора к интерлейкину 1(IL1RN), металлопротеаза MMP2, эндотелиальная (NOS3) и индуцибильная(NOS2A) NO-синтазы, тканевой активатор плазминогена (PLAT)) и три белка(белок-активатор JUN, эндостатин и протоонкоген ERBB2). Все гены былисвязаны с геном VEGF по типу «coexpression», за исключением гена MMP2(«expression regulation»).
Т.е. данные гены экспрессируются вместе с геномVEGF, но не являются звеньями одной метаболической цепочки. Тогда какMMP2 как раз является геном-мишенью, на экспрессию которого влияет генVEGF.206207Рисунок 23. Ассоциативная сеть генов и белков, связывающая гестозчерез ген VEGF с сахарным диабетом, ожирением и диабетом беременных,Ассоциативная сеть, включающая гены и белки, которые связываютгестоз через ген LPL с сахарным диабетом, ожирением и диабетомбеременных, включала 4 гена и 24 белка, которые были объединены 122-мясвязями типа «association» (см. рис. 24). Дифференцирующих факторов рискагестоза в данной сети не установлено.Ассоциативная сеть, которая связывает гестоз через ген REN ссахарным диабетом, ожирением и диабетом беременных, включала 2 гена и28белков,объединенных133-мясвязямипреимущественнотипа«association» (см. рис. 25).
В этой сети, однако, был выявлен только одиндифференцирующий фактор риска гестоза – белок рецептора 1 кангиотензину II (AGTR1) (см. рис. 25).207208Рисунок 24. Ассоциативная сеть генов и белков, связывающая гестозчерез ген LPL с сахарным диабетом, ожирением и диабетом беременных.Рисунок 25. Ассоциативная сеть генов и белков, связывающая гестозчерез ген REN с сахарным диабетом, ожирением и диабетом беременных.208209Ассоциативная сеть генов и белков, которые связывают гестоз черезген SERPINE1 с сахарным диабетом, ожирением и диабетом беременныхвключает 4 гена, 52 белка, объединенных 155-ю связями, 163 из которыхотнесены к типу «association» (см.
рис. 26). Дифференцирующими факторамирискагестозавданнойсетиметелентетрагидрофолатредуктазабылитри(MTHFR)объектаи–тканевойдвагена:активаторплазминогена (PLAT); и трансформирующий белок RHOA. Все эти факторысвязаны с геном SERPINE1 и гестозом по типу «association».Рисунок 26. Ассоциативная сеть генов и белков, связывающая гестозчерез ген SERPINE1 с сахарным диабетом, ожирением и диабетомбеременных.Применение генных сетей позволило не только установить общие испецифические факторы риска гестоза, но и предположить определенныепатофизиологическиепутиразвитияэтогозаболевания.Последнеепредставляет большое значение для практики, т.к. позволяет предположить (азначит - предотвратить) процессы перехода одной патологии в другую.2092103.2.1.2.1.3.
Реконструкция ассоциативных связей гестоза, сахарного диабета,ожирения и диабета беременных с помощью программ «ANDSystem» и«STRING».С помощью программ - «ANDSystem» и «STRING построены двенезависимые сети молекулярно-генетических взаимодействий при гестозе,сахарном диабете, ожирении и диабете беременных». Данные сети включаликак гены, так и белки, которые объединяли в одну общую единицу,поскольку программа «STRING» не позволяет отделять гены от белков(Demenkov et al, 2012).Молекулярно-генетическиевзаимодействия16общих(«shared»)белков/генов, построенные с помощью независимых программ «ANDSystem»и «STRING» и их объединённая сеть приведены на рис. 38.Сеть «STRING» (см. рис. 27А) включала 16 объектов – белков/генов, 45пар белков/генов и 47 взаимодействий по типу: «activation» (4 связи),«expression with inhibition» (7 связей), «binding» (1 связь), «post-translationalmodification» (1 связь) и «functional link» (34 связей) (согласно Franceschini etal., 2013).Сеть «ANDSystem» (см.
рис. 27В) включала 32 объекта (16 белков и 16генов), а также 142 связи: «activity regulation» (регуляция активности одногобелка другим), положительную и отрицательную регуляции («activityupregulation», «activity downregulation»); «catalysis» (отношения междуферментом, субстратом и продуктом; «expression», (связь между геном ибелком, продуктом его экспрессии); «expression regulation», «expressionupregulation»,«expressiondownregulation»(случаирегуляциибелкомэкспрессии гена); связь между двумя белками - «interaction» (белок-белокфизические взаимодействия); «transport regulation» (регуляция транспортаили релиза белков другими белками).На следующем этапе обе сети, полученные с помощью программ«ANDSystem» и «STRING», были преобразованны в одну общую ген-геннуюсеть.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
