Практикум 6. Анализ функциональных и тканевых особенностей генов

Гены, которые были проанализированы:

CYP17A1

POMC

LHB

SRD5A3

SRD5A2

SRD5A1

HSD3B1

HSD17B3

HSD3B2

HSD17B12

CGA

0. Сервисы

Gene Ontology

Gene Ontology позволяет структурировать и категоризировать гены по их функциональным ролям, выявляя ключевые биологические процессы, такие как синтез стероидных гормонов. Сервис предоставляет количественную оценку значимости через анализ обогащения и p-value, что помогает акцентировать внимание на наиболее значимых процессах в данных исследованиях.

Human Protein Atlas

Human Protein Atlas предоставляет детальную информацию о тканевой специфичности экспрессии генов, что позволяет сопоставить их функциональную активность с конкретными тканями. Сервис наглядно демонстрирует, как уровни экспрессии коррелируют с физиологической ролью генов, что важно для понимания их вклада в патологии и нормальные физиологические процессы.

---

1. Ключевые биологические процессы (анализ Gene Ontology)

Наблюдения:

• Основная функция: 9 из 11 генов учавствуют в синтезе стероидных гормонов (p = 3.04E-20).
• Ключевые этапы:
  • Конверсия холестерина в прегненолон (HSD3B1/2)
  • Синтез андрогенов (SRD5A2, HSD17B3)
  • Регуляция кортизола (CYP17A1)
• Неожиданная находка: Ген HSD17B12, связанный с метаболизмом жирных кислот, показал вторичную роль в стероидогенезе.

Настройки анализа GO: Тест Фишера и поправка Бонферонни на множественное тестирование

---

2. Тканевая специфичность экспрессии (Human Protein Atlas)

Обьединенная TSV таблица находок для всех генов



Наблюдения:

• Гипофиз: высокое значение для POMC (33.452) и LHB (4.374), что согласуется с их ролью в регуляции гормонов.
• Простата и печень:максимум экспрессии SRD5A2 (59.0), ключевого для метаболизма тестостерона.
• Кора надпочечников: высокая активность CYP17A1 (подтверждает роль в синтезе кортизола).

---

3. Клиническое значение

3.1 Наследственные заболевания:

• Дефицит 5α-редуктазы (SRD5A2): Недоразвитие гениталий у мужчин.
• Врожденная гиперплазия надпочечников (CYP17A1): Нарушение синтеза кортизола, отсюда избыток андрогенов.

3.2 Онкологический прогноз:

• Ни один ген не ассоциирован с выживаемостью при раке (p 0.05 для всех типов опухолей).
• Парадокс: Несмотря на роль андрогенов в раке простаты, SRD5A2 не влияет на прогноз (p = 0.16).

---

4. Интегративный анализ

• Гены с наибольшим обогащением в GO (SRD5A2, CYP17A1) демонстрируют тканеспецифичную экспрессию(простата, надпочечники).
• POMC, критичный для синтеза АКТГ, сочетает широкое биологическое значение и тканевую экспрессию(гипофиз).



---

Заключение

1. Функциональное единство: Все гены списка образуют координированную сеть стероидогенеза, что подтверждается GO-анализом.
2. Тканевая специализация: Экспрессия ограничена эндокринными органами (гипофиз, надпочечники, гонады), что определяет их физиологическую роль.
3. Клинический потенциал: Мутации в генах вызывают редкие эндокринные патологии, но не влияют на онкологический прогноз.