Sara Hajipour;Sayed Mostafa Hosseini;Shiva Irani;Mahmood Tavallaie
Genomics & Informatics
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v.21
no.3
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pp.38.1-38.8
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2023
Non-small cell lung cancer (NSCLC) is an important cause of cancer-associated deaths worldwide. Therefore, the exact molecular mechanisms of NSCLC are unidentified. The present investigation aims to identify the miRNAs with predictive value in NSCLC. The two datasets were downloaded from the Gene Expression Omnibus (GEO) database. Differentially expressed miRNAs (DEmiRNA) and mRNAs (DEmRNA) were selected from the normalized data. Next, miRNA-mRNA interactions were determined. Then, co-expression network analysis was completed using the WGCNA package in R software. The co-expression network between DEmiRNAs and DEmRNAs was calculated to prioritize the miRNAs. Next, the enrichment analysis was performed for DEmiRNA and DEmRNA. Finally, the drug-gene interaction network was constructed by importing the gene list to dgidb database. A total of 3,033 differentially expressed genes and 58 DEmiRNA were recognized from two datasets. The co-expression network analysis was utilized to build a gene co- expression network. Next, four modules were selected based on the Zsummary score. In the next step, a bipartite miRNA-gene network was constructed and hub miRNAs (let-7a-2-3p, let-7d-5p, let-7b-5p, let-7a-5p, and let-7b-3p) were selected. Finally, a drug-gene network was constructed while SUNITINIB, MEDROXYPROGESTERONE ACETATE, DOFETILIDE, HALOPERIDOL, and CALCITRIOL drugs were recognized as a beneficial drug in NSCLC. The hub miRNAs and repurposed drugs may act a vital role in NSCLC progression and treatment, respectively; however, these results must validate in further clinical and experimental assessments.
Many countries have implemented genetic evaluation for fertility traits in recent years. In particular, reproductive trait is a complex trait and need to require a system-level approach for identifying candidate genes related to the trait. To find the candidate gene associated with reproductive trait, we applied a weighted gene co-expression network analysis from expression value of bovine genes. We identified three co-expressed modules associated with reproductive trait from bovine microarray data. Hub genes (ZP4, FHL2 and EGR4) were determined in each module; they were topologically centered with statistically significant value in the gene co-expression network. We were able to find the highly co-expressed gene pairs with a correlation coefficient. Finally, the crucial functions of co-expressed modules were reported from functional enrichment analysis. We suggest that the network-based approach in livestock may an important method for analyzing the complex effects of candidate genes associated with economic traits like reproduction.
Nonalcoholic fatty liver disease (NAFLD) is a common type of chronic liver disease, with severity levels ranging from nonalcoholic fatty liver to nonalcoholic steatohepatitis (NASH). The extent of liver fibrosis indicates the severity of NASH and the risk of liver cancer. However, the mechanism underlying NASH development, which is important for early screening and intervention, remains unclear. Weighted gene co-expression network analysis (WGCNA) is a useful method for identifying hub genes and screening specific targets for diseases. In this study, we utilized an mRNA dataset of the liver tissues of patients with NASH and conducted WGCNA for various stages of liver fibrosis. Subsequently, we employed two additional mRNA datasets for validation purposes. Gene set enrichment analysis (GSEA) was conducted to analyze gene function enrichment. Through WGCNA and subsequent analyses, complemented by validation using two additional datasets, we identified five genes (BICC1, C7, EFEMP1, LUM, and STMN2) as hub genes. GSEA analysis indicated that gene sets associated with liver metabolism and cholesterol homeostasis were uniformly downregulated. BICC1, C7, EFEMP1, LUM, and STMN2 were identified as hub genes of NASH, and were all related to liver metabolism, NAFLD, NASH, and related diseases. These hub genes might serve as potential targets for the early screening and treatment of NASH.
Marbling (intramuscular fat) is an important trait that affects meat quality and is a casual factor determining the price of beef in the Korean beef market. It is a complex trait and has many biological pathways related to muscle and fat. There is a need to identify functional modules or genes related to marbling traits and investigate their relationships through a weighted gene co-expression network analysis based on the system level. Therefore, we investigated the co-expression relationships of genes related to the 'marbling score' trait and systemically analyzed the network topology in Hanwoo (Korean cattle). As a result, we determined 3 modules (gene groups) that showed statistically significant results for marbling score. In particular, one module (denoted as red) has a statistically significant result for marbling score (p = 0.008) and intramuscular fat (p = 0.02) and water capacity (p = 0.006). From functional enrichment and relationship analysis of the red module, the pathway hub genes (IL6, CHRNE, RB1, INHBA and NPPA) have a direct interaction relationship and share the biological functions related to fat or muscle, such as adipogenesis or muscle growth. This is the first gene network study with m.logissimus in Hanwoo to observe co-expression patterns in divergent marbling phenotypes. It may provide insights into the functional mechanisms of the marbling trait.
Complex traits are determined by the combined effects of many loci and are affected by gene networks or biological pathways. Systems biology approaches have an important role in the identification of candidate genes related to complex diseases or traits at the system level. The gene network analysis has been performed by diverse types of methods such as gene co-expression, gene regulatory relationships, protein-protein interaction (PPI) and genetic networks. Moreover, the network-based methods were described for predicting gene functions such as graph theoretic method, neighborhood counting based methods and weighted function. However, there are a limited number of researches in livestock. The present study systemically analyzed genes associated with 102 types of economic traits based on the Animal Trait Ontology (ATO) and identified their relationships based on the gene co-expression network and PPI network in cattle. Then, we constructed the two types of gene network databases and network visualization system (http://www.nabc.go.kr/cg). We used a gene co-expression network analysis from the bovine expression value of bovine genes to generate gene co-expression network. PPI network was constructed from Human protein reference database based on the orthologous relationship between human and cattle. Finally, candidate genes and their network relationships were identified in each trait. They were typologically centered with large degree and betweenness centrality (BC) value in the gene network. The ontle program was applied to generate the database and to visualize the gene network results. This information would serve as valuable resources for exploiting genomic functions that influence economically and agriculturally important traits in cattle.
Plants have evolved to adapt to abiotic stresses, such as salt, cold, and drought stress. In this study, we conducted an in-depth analysis of drought resistance mechanisms by constructing a gene co-expression network in Chinese cabbage (Brassica rapa ssp. pekinensis L.). This drought stress co-expression network has 1,560 nodes, 4,731 edges, and 79 connected components. Based on genes that showed significant co-expression in the network, drought tolerance was associated with the induction of reactive oxygen species removal by raffinose family oligosaccharides and inositol metabolism. This network could be a useful tool for predicting the functions of genes involved in drought stress resistance in Chinese cabbage.
Single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) has been widely applied to provide insights into the cell-by-cell expression difference in a given bulk sample. Accordingly, numerous analysis methods have been developed. As it involves simultaneous analyses of many cell and genes, efficiency of the methods is crucial. The conventional cell type annotation method is laborious and subjective. Here we propose a semi-automatic method that calculates a normalized score for each cell type based on user-supplied cell type-specific marker gene list. The method was applied to a publicly available scRNA-seq data of mouse cardiac non-myocyte cell pool. Annotating the 35 t-stochastic neighbor embedding clusters into 12 cell types was straightforward, and its accuracy was evaluated by constructing co-expression network for each cell type. Gene Ontology analysis was congruent with the annotated cell type and the corollary regulatory network analysis showed upstream transcription factors that have well supported literature evidences. The source code is available as an R script upon request.
Ravn, Dea Louise;Mohammadnejad, Afsaneh;Sabaredzovic, Kemal;Li, Weilong;Lund, Jesper;Li, Shuxia;Svendsen, Anders Jorgen;Schwammle, Veit;Tan, Qihua
Journal of Acupuncture Research
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v.37
no.2
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pp.128-135
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2020
Background: Classical acupuncture is being used in the treatment of rheumatoid arthritis (RA). To explore the biological response to acupuncture, a network-based analysis was performed on gene expression data collected from an animal model of RA treated with acupuncture. Methods: Gene expression data were obtained from published microarray studies on blood samples from rats with collagen induced arthritis (CIA) and non-CIA rats, both treated with manual acupuncture. The weighted gene co-expression network analysis was performed to identify gene clusters expressed in association with acupuncture treatment time and RA status. Gene ontology and pathway analyses were applied for functional annotation and network visualization. Results: A cluster of 347 genes were identified that differentially downregulated expression in association with acupuncture treatment over time; specifically in rats with CIA with module-RA correlation at 1 hour after acupuncture (-0.27; p < 0.001) and at 34 days after acupuncture (-0.33; p < 0.001). Functional annotation showed highly significant enrichment of porphyrin-containing compound biosynthetic processes (p < 0.001). The network-based analysis also identified a module of 140 genes differentially expressed between CIA and non-CIA in rats (p < 0.001). This cluster of genes was enriched for antigen processing and presentation of exogenous peptide antigen (p < 0.001). Other functional gene clusters previously reported in earlier studies were also observed. Conclusion: The identified gene expression networks and their hub-genes could help with the understanding of mechanisms involved in the pathogenesis of RA, as well understanding the effects of acupuncture treatment of RA.
Genetic epidemiology studies have established that the natural variation of gene expression profiles is heritable and has genetic bases. A number of proximal and remote DNA variations, known as expression quantitative trait loci (eQTLs), that are associated with the expression phenotypes have been identified, first in Epstein-Barr virus-transformed lymphoblastoid cell lines and later expanded to other cell and tissue types. Integration of the eQTL information and the network analysis of transcription modules may lead to a better understanding of gene expression regulation. As these network modules have relevance to biological or disease pathways, these findings may be useful in predicting disease susceptibility.
The interaction of the genes involved in intestinal development is the molecular basis of the regulatory mechanisms of intestinal development. The objective of this study was to identify the significant pathways and key genes that regulate intestinal development in Landrace piglets, and elucidate their rules of operation. The differential expression of genes related to intestinal development during suckling time was investigated using a porcine genome array. Time sequence profiles were analyzed for the differentially expressed genes to obtain significant expression profiles. Subsequently, the most significant profiles were assayed using Gene Ontology categories, pathway analysis, network analysis, and analysis of gene co-expression to unveil the main biological processes, the significant pathways, and the effective genes, respectively. In addition, quantitative real-time PCR was carried out to verify the reliability of the results of the analysis of the array. The results showed that more than 8000 differential expression transcripts were identified using microarray technology. Among the 30 significant obtained model profiles, profiles 66 and 13 were the most significant. Analysis of profiles 66 and 13 indicated that they were mainly involved in immunity, metabolism, and cell division or proliferation. Among the most effective genes in these two profiles, CN161469, which is similar to methylcrotonoyl-Coenzyme A carboxylase 2 (beta), and U89949.1, which encodes a folate binding protein, had a crucial influence on the co-expression network.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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