Abstract:

Purpose: This study aims to identify hub genes and dysregulated pathways in the progression of Duchenne muscular dystrophy (DMD) and elucidate the cellular and molecular mechanisms associated with DMD to develop effective treatments.

Material and Methods:

Datasets: Three mRNA microarray datasets (GSE13608, GSE38417, and GSE109178) were downloaded from the Gene Expression Omnibus (GEO).

Analysis Tools: The R package was used to identify differentially expressed genes (DEGs) between DMD and normal tissues. Functional enrichment analyses were performed using the DAVID online database. Network analysis of the protein-protein interaction (PPI) network was conducted using STRING. Cytoscape and STRING were utilized to analyze modules and screen for hub genes.

Validation: The expression of identified hub genes was validated in mdx mice using qRT-PCR.

Results:

DEGs: A total of 519 DEGs were identified, including 393 upregulated genes and 126 downregulated genes.

Enriched Functions and Pathways: The DEGs were primarily involved in extracellular matrix organization, collagen fibril organization, interferon-gamma-mediated signaling pathway, muscle contraction, endoplasmic reticulum lumen, MHC class II receptor activity, phagosome, graft-versus-host disease, cardiomyocytes, and calcium signaling pathway.

Hub Genes: Twelve hub genes were discovered. Biological process analysis indicated that these genes were mainly enriched in cell cycle and cell division. The qRT-PCR results confirmed the increased expression of CD44, ECT2, TYMS, MAGEL2, HLA-DMA, SERPINH1, TNNT2 in mdx mice, while the downregulation of ASB2 and LEPREL1 was observed.

Conclusion: The identification of DEGs and hub genes in this research advances our understanding of the molecular mechanisms underlying the pathogenesis and progression of DMD. These findings provide potential targets for the diagnosis and treatment of DMD.

  خلاصه:

  هدف: این مطالعه با هدف شناسایی ژن‌های هاب و مسیرهای بی‌نظم در پیشرفت دیستروفی عضلانی دوشن (DMD) و توضیح مکانیسم‌های سلولی و مولکولی مرتبط با DMD برای توسعه درمان‌های مؤثر انجام می‌شود.

  مواد و روش ها:

  مجموعه داده ها: سه مجموعه داده ریزآرایه mRNA (GSE13608، GSE38417، و GSE109178) از Gene Expression Omnibus (GEO) دانلود شدند.
ابزارهای تجزیه و تحلیل: بسته R برای شناسایی ژن های بیان شده متفاوت (DEGs) بین DMD و بافت های طبیعی استفاده شد. تجزیه و تحلیل های غنی سازی عملکردی با استفاده از پایگاه داده آنلاین DAVID انجام شد. تجزیه و تحلیل شبکه شبکه تعامل پروتئین-پروتئین (PPI) با استفاده از STRING انجام شد. Cytoscape و STRING برای تجزیه و تحلیل ماژول ها و غربالگری ژن های هاب استفاده شدند.
اعتبارسنجی: بیان ژن های هاب شناسایی شده در موش های mdx با استفاده از qRT-PCR تایید شد.

  نتایج:

  DEGs: در مجموع 519 DEG شناسایی شد، از جمله 393 ژن تنظیم مثبت و 126 ژن پایین تنظیم شده.
عملکردها و مسیرهای غنی شده: DEG ها عمدتاً در سازماندهی ماتریکس خارج سلولی، سازمان فیبریل کلاژن، مسیر سیگنالینگ با واسطه اینترفرون گاما، انقباض عضلانی، لومن شبکه آندوپلاسمی، فعالیت گیرنده MHC کلاس II، فاگوزوم، بیماری پیوند در مقابل میزبان، نقش داشتند. و مسیر سیگنالینگ کلسیم.
ژن هاب: دوازده ژن هاب کشف شد. تجزیه و تحلیل فرآیند بیولوژیکی نشان داد که این ژن ها عمدتاً در چرخه سلولی و تقسیم سلولی غنی شده اند. نتایج qRT-PCR افزایش بیان CD44، ECT2، TYMS، MAGEL2، HLA-DMA، SERPINH1، TNNT2 را در موش‌های mdx تایید کرد، در حالی که کاهش ASB2 و LEPREL1 مشاهده شد.
نتیجه‌گیری: شناسایی ژن‌های DEG و هاب در این تحقیق درک ما را از مکانیسم‌های مولکولی زمینه‌ساز پاتوژنز و پیشرفت DMD ارتقا می‌دهد. این یافته ها اهداف بالقوه ای را برای تشخیص و درمان DMD ارائه می کنند.