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如何查找“铁代谢”相关的基因?

已有 2573 次阅读 2023-2-3 01:15 |系统分类:科研笔记

铁(iron)是人体必需的微量元素,存在于所有细胞中。除红细胞生成外,铁还参与各种生理和病理过程,例如氧气运输和储存、线粒体功能和免疫系统(Crielaard等,2017)。

铁缺乏(iron deficiency)是一种常见的营养障碍(缺铁性贫血),影响全球约1/3的人(Stoltzfus等,2001)。铁缺乏将会影响细胞及组织的氧化还原功能,造成人体多方面的功能紊乱。

与正常细胞相比,许多肿瘤细胞依赖铁元素加速生长,因此更容易将铁元素耗尽,这种现象叫做iron addiction(铁上瘾)。研究表明肿瘤细胞能够通过调节转铁蛋白受体(transferrin receptor),铁转运蛋白(ferroportin)和铁蛋白(ferritin)的表达增加细胞内铁水平(图1)。铁代谢相关基因的异常调控将促进肿瘤细胞增殖、侵袭和转移。铁积累,铁-催化的活性氧/氮和醛类能够造成DNA链断裂和肿瘤发生。铁也参与各种细胞死亡,特别是铁死亡(ferroptosis)。

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1. 肿瘤细胞中铁水平更高(入的多,出的少)

左侧:正常细胞中铁吸收基因Tf、TfR1TfR2低表达,铁外排基因FPNferroportin)和Hephaestin高表达。

右侧:癌细胞中铁吸收基因高表达,铁外排基因低表达。

铁代谢(iron metabolism),包括铁的吸收(intake)、利用(utilize和排出(efflux),具有非常重要的意义。铁代谢相关研究也如火如荼,在pubmed中以“iron metabolism”为关键词搜索,有4万多篇文章。

那么,我们如何寻找铁代谢相关的基因呢?

方法1:查询是否有铁代谢数据库

一般我们通过搜索引擎查询,以关键词“iron metabolism database”查询发现目前还没有专门的铁代谢数据库。 

方法2:Genecards搜索

Genecards(https://www.genecards.org/)是一个非常全面的人类基因综合数据库,可以在上面查询到人类基因相关的“任何”信息,包括别名,疾病,药物,表达,功能,通路,抗体,细胞系,动物模型等等。该网站整理了来自近200个相关数据库的信息,是小编经常使用的一个网站。因此,我们首先想到的就是用genecards去搜索铁代谢相关基因。通过关键词“iron metabolism”检索,找到约820个铁代谢相关基因,登陆后导出即可。

fig2_genecards.png                        图2. Genecards检索结果

方法3:MSigDB(GSEA官网)

GSEA官网也提供了大量人们已经整理好的相关基因集。同样,登录后,以“iron AND metabolism”进行搜索。获得约6个相关数据集,这6个是否都是,需要点开具体基因集链接仔细查看。同时可以使用iron为关键词进行更广泛的搜索。

fig3_gsea.png                          图3. GSEA检索结果

方法4:检索相关文献

通过文献检索数据库检索获得相关文献,仔细阅读文献,可以精准地找到铁代谢相关基因。

我们通过文献检索找了约6篇文章,其中3篇文章中比较明确地提供了铁代谢相关基因来源。在20219月份发表的文章《Identification of Iron Metabolism-Related Genes as Prognostic Indicators for Lower-Grade Glioma》中,作者通过GSEA网站查找了约16个基因集,连同2篇文献,找到527个铁代谢相关基因。

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                       图4. 527个铁代谢相关基因来源

20227月份的文章《Hub Genes, Diagnostic Model, and Predicted Drugs Related to Iron Metabolism in Alzheimer's Disease》中作者利用同样的方法,在GSEA网站查到了520个铁代谢相关基因。

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                     图5. 520个铁代谢相关基因来源

而在202210月份的文章《Iron metabolism-related genes reveal predictive value of acute coronary syndrome》中,作者同样利用GSEA网站查到了约50个基因集,连同2篇文献,找到了1239个铁代谢相关基因。

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                      图61239个铁代谢相关基因来源

我们通过重复这3篇文章的方法,发现文章《Iron metabolism-related genes reveal predictive value of acute coronary syndrome》的GSEA检索结果大概是直接使用iron作为关键词检索获得的51个基因集,由于没有经过人工查看过滤,虽然基因个数最多,但是可靠性稍微差点。例如EHRLICH_ICF_SYNDROM_DN这个基因集,似乎就跟铁代谢无关。 

同时我们也找到了另一篇文献《Iron metabolism gene expression and prognostic features of hepatocellular carcinoma》中的10个铁代谢相关基因。 

上述几种方法中,若能找到专门的数据库,则最好用数据库的基因,因为数据库是经过相关领域专家大量阅读文献后收集的。在没有专门数据库的情况下,可以考虑后续3种方法。 

综合以上几篇文献,可以轻松获得铁代谢相关基因列表以进行后续研究,比如,利用TCGA/GEO数据库数据研究铁代谢相关基因在某某疾病中的诊断/预后价值。当然以上提到的所有文章全都是这个模式。 

留个作业,如何找小鼠的铁代谢相关基因?

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