เครือข่ายควบคุมการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองการอักเสบจากข้อมูลไมโครอาร์เรย์
Abstract
การอักเสบเป็นกระบวนการที่ร่างกายตอบสนองต่อสิ่งกระตุ้นภายนอกทำให้เกิดโรคในสิ่งมีชีวิต การศึกษากระบวนการควบคุมการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการอักเสบ จะช่วยทำให้เราสามารถเข้าใจกลไกที่เกี่ยวข้องได้ดียิ่งขึ้น การศึกษานี้ผู้วิจัยได้นำข้อมูลไมโครอาร์เรย์ที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองการอักเสบจากฐานข้อมูลสาธารณะไปตรวจหากลุ่มยีนและทรานสคริปชันแฟคเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองการอักเสบ โดยอาศัยการสร้างเครือข่ายการควบคุมการแสดงออกของยีนและการคัดกรองข้อมูลที่เกี่ยวข้องโดยการสืบค้นวารสารวิจัย ผลที่ได้คือเครือข่ายที่มียีนจำนวน 5 ยีน คือ MEF2A, NFKB1, NFKB2, NFATC1 และ NFATC3 ที่สร้างทรานสคริปชันแฟคเตอร์ MEF2, NF-kB และ NFAT ซึ่งควบคุมยีนเป้าหมายที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองการอักเสบจำนวน 64 ยีน ซึ่งมีการแสดงออกมากกว่า 1.4 เท่า และพบ 6 ยีนที่เป็นยีนตอบสนองการอักเสบซึ่งถูกควบคุมด้วยกลุ่มของทรานสคริปชันแฟคเตอร์ที่แตกต่างกันไปตามแต่ละช่วงของเวลา การศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าเราสามารถนำข้อมูลไมโครอาร์เรย์มาใช้เพื่อตรวจสอบกลไกการควบคุมการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้อง ซึ่งจะทำให้เราสามารถเรียนรู้และทำความเข้าใจกลไกการอักเสบในระดับโมเลกุลได้ดียิ่งขึ้นReferences
Ashburner, M., Ball, C.A., Blake, J.A., Botstein, D., Butler, H., Cherry, J.M., et al. (2000). Gene Ontology: tool for the unification of biology. Nature Genetics, 25(1), 25-29.
Awla, D., Zetterqvist, A.V., Abdulla, A., Camello, C., Berglund, L.M., Spegel, P., et al. (2012). NFATc3 regulates trypsinogen activation, neutrophil recruitment and tissue damage in acute pancreatitis in mice. Gastroenterology, 143(5), 1352–1360.
Chen, B.-S., Yang, S.-K., Lan, C.-Y. and Chuang, Y.-J. (2008). A systems biology approach to construct the gene regulatory network of systemic inflammation via microarray and databases mining. BMC Medical Genomics, 1, 46.
Cheong, H.S., Kim. L. H., Park, B.L., Choi, Y.H., Park, H.-S., Hong, S.-J., et al. (2005). Association analysis of interleukin 5 receptor alpha subunit (IL5RA ) polymorphisms and asthma. Journal of Human Genetics, 50(12), 628–634.
Chiba, T., Inoko, H., Kimura, M. and Sato, T. (2013). Role of nuclear IКBs in inflammation regulation. Biomolecular Concepts, 4(2), 187–196.
Cline, M.S., Smoot, M., Cerami, E., Kuchinsky, A., Landys, N., Workman, C., et al. (2007). Integration of biological networks and gene expression data using Cytoscape. Nature Protocols, 2(10), 2366–2382.
Comer, J.E., Galindo, C.L., Zhang, F., Wenglikowski, A.M., Bush, K.L., Garner, H.R., et al. (2006). Murine macrophage transcriptional and functional responses to Bacillus anthracis edema toxin. Microbial Pathogenesis, 41(2-3), 96–110.
Edgar, R., Domrachev, M. and Lash, A.E. (2002). Gene Expression Omnibus: NCBI gene expression and hybridization array data repository. Nucleic Acids Research, 30(1), 207-210.
Ernst, J., Plasterer, H.L., Simon, I. and Bar-Joseph, Z. (2010). Integrating multiple evidence sources to predict transcription factor binding in the human genome. Genome Research, 20, 526–536.
Hammer, K.D.P., Yum. M.-Y., Dixon, P.M. and Birt, D.F. (2010). Identification of JAK–STAT pathways as important for the anti-inflammatory activity of a Hypericum perforatum fraction and bioactive constituents in RAW 264.7 mouse macrophages. Phytochemistry, 71(7), 716–725.
Hoesel, B. and Schmid, J.A. (2013). The complexity of NF-kB signaling in inflammation and cancer. Molecular Cancer, 12, 86.
Kanamori, M., Konno, H., Osato, N., Kawai, J., Hayashizaki, Y. and Suzuki, H. (2004). A genome-wide and nonredundant mouse transcription factor database. Biochemical and Biophysical Research Communications, 322(3), 787–793.
Liu, z., Chen, X., Wang, X., Chen, X., Song, C.-H., Du, Y., et al. (2011). Chemokine CXCL11 links microbial stimuli to intestinal inflammation. Clinical & Experimental Immunology, 164(3), 396-406.
Maere, S., Heymans, K. and Kuiperm M. (2005). BiNGO: a Cytoscape plugin to assess overrepresentation of Gene Ontology categories in Biological Networks. Bioinformatics, 21(16), 3448–3449.
Medzhitov R. and Horng T. (2009). Transcriptional control of the inflammatory response. Nature Reviews Immunology, 9(10), 692-703.
Nair, S., Doh, S.T., Chan, J.Y., Kong, A-N. and Cai, L. (2008). Regulatory potential for concerted modulation of Nrf2-and Nfka1-mediated gene expression in inflammation and carcinogenesis. British Journal of Cancer, 99, 2070-2082.
Nilsson, R., Bajic, V.B., Suzuki, H., Bernardo, D.D., Björkegren, J., Katayama, S., et al. (2006). Transcriptional network dynamics in macrophage activation. Genomics, 88(2), 133–142.
Ravasi, T., Wells, C.A. and Hume D.A. (2007). Systems biology of transcription control in macrophages. Bioessays, 29(12), 1215–1226.
Schulz, M.H., Devanny, W.E., Gitter, A., Zhong, S., Ernst, J. and Bar-Joseph1, Z. (2012). DREM 2.0: Improved reconstruction of dynamic regulatory networks from time-series expression data. BMC Systems Biology, 6, 104.
Sutton, B.S., Crosslin, D.R., Shah, S.H., Nelson, S.C., Bassil, A., Hale A.B., et al. (2009). Comprehensive genetic analysis of the platelet activating factor acetylhydrolase (PLA2G7) gene and cardiovascular disease in case-control and family datasets. Human Molecular Genetics, 17(9), 1318-1328.
Tanaka, T. and Ozaki, K. (2006). Inflammation as a risk factor for myocardial infarction. Journal of Human Genetics, 51, 595-604.
Weintz, G., Olsen, J.V., Fruhauf, K., Niedzielska, M., Amit, I., Jantsch, J., et al. (2010). The phosphoproteome of toll-like receptor-activated macrophage. Molecular System Biology, 6, 371.
Yarilina, A., Xu, K., Chen, J. and Ivashikiv, L.B. (2011). TNF activates calcium-nuclear factor of activated T cells (NFAT)c1 signaling pathways in human macrophages. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(4), 1573-1578.
Zheng, Y., Wang, Q., Xiao, B., Lu, Q., Wang, Y. and Wang, X. (2012). Involvement of receptor tyrosine kinase Tyro3 in amyloidogenic APP processing and -amyloid deposition in Alzheimer’s disease models. PLoS ONE, 7(6), e39035.
Awla, D., Zetterqvist, A.V., Abdulla, A., Camello, C., Berglund, L.M., Spegel, P., et al. (2012). NFATc3 regulates trypsinogen activation, neutrophil recruitment and tissue damage in acute pancreatitis in mice. Gastroenterology, 143(5), 1352–1360.
Chen, B.-S., Yang, S.-K., Lan, C.-Y. and Chuang, Y.-J. (2008). A systems biology approach to construct the gene regulatory network of systemic inflammation via microarray and databases mining. BMC Medical Genomics, 1, 46.
Cheong, H.S., Kim. L. H., Park, B.L., Choi, Y.H., Park, H.-S., Hong, S.-J., et al. (2005). Association analysis of interleukin 5 receptor alpha subunit (IL5RA ) polymorphisms and asthma. Journal of Human Genetics, 50(12), 628–634.
Chiba, T., Inoko, H., Kimura, M. and Sato, T. (2013). Role of nuclear IКBs in inflammation regulation. Biomolecular Concepts, 4(2), 187–196.
Cline, M.S., Smoot, M., Cerami, E., Kuchinsky, A., Landys, N., Workman, C., et al. (2007). Integration of biological networks and gene expression data using Cytoscape. Nature Protocols, 2(10), 2366–2382.
Comer, J.E., Galindo, C.L., Zhang, F., Wenglikowski, A.M., Bush, K.L., Garner, H.R., et al. (2006). Murine macrophage transcriptional and functional responses to Bacillus anthracis edema toxin. Microbial Pathogenesis, 41(2-3), 96–110.
Edgar, R., Domrachev, M. and Lash, A.E. (2002). Gene Expression Omnibus: NCBI gene expression and hybridization array data repository. Nucleic Acids Research, 30(1), 207-210.
Ernst, J., Plasterer, H.L., Simon, I. and Bar-Joseph, Z. (2010). Integrating multiple evidence sources to predict transcription factor binding in the human genome. Genome Research, 20, 526–536.
Hammer, K.D.P., Yum. M.-Y., Dixon, P.M. and Birt, D.F. (2010). Identification of JAK–STAT pathways as important for the anti-inflammatory activity of a Hypericum perforatum fraction and bioactive constituents in RAW 264.7 mouse macrophages. Phytochemistry, 71(7), 716–725.
Hoesel, B. and Schmid, J.A. (2013). The complexity of NF-kB signaling in inflammation and cancer. Molecular Cancer, 12, 86.
Kanamori, M., Konno, H., Osato, N., Kawai, J., Hayashizaki, Y. and Suzuki, H. (2004). A genome-wide and nonredundant mouse transcription factor database. Biochemical and Biophysical Research Communications, 322(3), 787–793.
Liu, z., Chen, X., Wang, X., Chen, X., Song, C.-H., Du, Y., et al. (2011). Chemokine CXCL11 links microbial stimuli to intestinal inflammation. Clinical & Experimental Immunology, 164(3), 396-406.
Maere, S., Heymans, K. and Kuiperm M. (2005). BiNGO: a Cytoscape plugin to assess overrepresentation of Gene Ontology categories in Biological Networks. Bioinformatics, 21(16), 3448–3449.
Medzhitov R. and Horng T. (2009). Transcriptional control of the inflammatory response. Nature Reviews Immunology, 9(10), 692-703.
Nair, S., Doh, S.T., Chan, J.Y., Kong, A-N. and Cai, L. (2008). Regulatory potential for concerted modulation of Nrf2-and Nfka1-mediated gene expression in inflammation and carcinogenesis. British Journal of Cancer, 99, 2070-2082.
Nilsson, R., Bajic, V.B., Suzuki, H., Bernardo, D.D., Björkegren, J., Katayama, S., et al. (2006). Transcriptional network dynamics in macrophage activation. Genomics, 88(2), 133–142.
Ravasi, T., Wells, C.A. and Hume D.A. (2007). Systems biology of transcription control in macrophages. Bioessays, 29(12), 1215–1226.
Schulz, M.H., Devanny, W.E., Gitter, A., Zhong, S., Ernst, J. and Bar-Joseph1, Z. (2012). DREM 2.0: Improved reconstruction of dynamic regulatory networks from time-series expression data. BMC Systems Biology, 6, 104.
Sutton, B.S., Crosslin, D.R., Shah, S.H., Nelson, S.C., Bassil, A., Hale A.B., et al. (2009). Comprehensive genetic analysis of the platelet activating factor acetylhydrolase (PLA2G7) gene and cardiovascular disease in case-control and family datasets. Human Molecular Genetics, 17(9), 1318-1328.
Tanaka, T. and Ozaki, K. (2006). Inflammation as a risk factor for myocardial infarction. Journal of Human Genetics, 51, 595-604.
Weintz, G., Olsen, J.V., Fruhauf, K., Niedzielska, M., Amit, I., Jantsch, J., et al. (2010). The phosphoproteome of toll-like receptor-activated macrophage. Molecular System Biology, 6, 371.
Yarilina, A., Xu, K., Chen, J. and Ivashikiv, L.B. (2011). TNF activates calcium-nuclear factor of activated T cells (NFAT)c1 signaling pathways in human macrophages. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(4), 1573-1578.
Zheng, Y., Wang, Q., Xiao, B., Lu, Q., Wang, Y. and Wang, X. (2012). Involvement of receptor tyrosine kinase Tyro3 in amyloidogenic APP processing and -amyloid deposition in Alzheimer’s disease models. PLoS ONE, 7(6), e39035.
