Базы данных: GO, KEGG, Reactome, STRING, Human Protein Atlas и др.

Анализ с помощью БД Human Protein Atlas

Для данного практикума был выбран ген из предложенного списка. Для выполнения практикума была выбрана база данных Human Protein Atlas и ген GOT1 (аспартат аминотрансфераза). По запросу ID выбранного гена в Human Protein Atlas получаем следующую информацию:

1. Название гена: GOT1 (AST1)
2. Локализация: длинное плечо 10 хромосомы
3. Координаты: 99396870 - 99430624
4. Число транскриптов: 1
5. Белок (Uniprot): биосинтез L-глутамата из L-аспартата или L-цистеина. Важный регулятор уровня глутамата, основной возбудительный нейромедиатор нервной системы позвоночных. Активность аспартатаминотрансферазы вовлечена в синтез глюкозы в печени во время развития и в глицеронеогенез адипоцитов. Используя L-цистеин в качестве субстрата регулирует уровень меркаптопирувата - важного источника сероводорода. Меркаптопируват превращается в H(2)S под действием меркаптопируватсульфотрансферазы (3MST). Сероводород является важным синаптическим модулятором и нейроптотектором в головном мозге.
6. Описание (Entrez): Глутамин-оксалоуксусная трансаминаза это пиридоксальфосфат-зависимый фермент, который существует в цитоплазматической и митохондриальной формах, GOT1 и GOT2 соответственно. GOT играет роль в метаболизме аминокислот, а также в циклах мочевины и трикарбоновых кислот. Оба белка гомологичны и являются гомодимерами.
7. Участие в биологиеском процессе: 1
8. Специфичность к тканям: сердечная мышца, печень, скелетные мышцы, язык. Низкая специфичность для участков мозга.
9. : 1
10. Специфичность к одиночным типам клеток: клетки дистальных канальцев, кардиомиоциты.
11. Кластер экспрессии в тканях: неспецифичен - митохондрии (главным образом)
12. Молекулярная функция: аминотрансфераза, трансфераза
13. Специфичность к имунным клеткам: низкая
14. Прогноз рака: прогностический маркер при раке почки (благоприятный) и раке шейки матки (благоприятный)

Специфичность к тканям

Ниже можно увидеть визуализацию тканевой экспрессии белка GOT1. Высокие уровни экспрессии РНК наблюдаются в проксимальном ЖКТ (язык: 1020.5 nTPM), мышечной ткани (сердечная мышца: 515.8 nTPM; скелетные мышцы: 494.5 nTPM), печени (372.6 nTPM). Наиболее низкими значениями уровней РНК и белка характеризуются кожа и соединительная ткань.

nTPM - нормализованный показатель экспресии, сложенный из данных РНК-секвенирования в The Human Protein Atlas (HPA) и Genotype-Tissue Expression Project (GTEx).

На рисунках ниже показано распределение значений экспрессии РНК и белка. Экспрессия РНК визуализирована с использованием консенсусного датасета, получившегося в результате объединения датасетов транскриптомов HPA и GTEx.

Экспрессия в мозге человека

База данных Human Protein Atlas предоставляет информацию об экспрессии в отдельных структурах мозга. По данным RNAseq, РНК экспрессируется практически во всех структурах на средних уровнях, причем самым высоким уровнем экспрессии характеризуется белое вещество (141.9 nTPM, самым низким - спинной мозг (58.2 nTPM).

Кластеризация и корреляция

Данные RNAseq использовали, чтобы организовать отдельные генные кластеры по значениям экспрессии РНК в тканях. Ген GOT1 входит в кластер 39 (базовые клеточные процессы) вместе с 342 другими генами. Названия и коэффициенты корреляции 15 ближайших соседей представлены на рисунке ниже.

Диагностика онкологии

На картинке ниже для рака почки и рака шейки матки показано, что высокая экспрессия гена GOT1 имеет значительную (p < 0.001) связь с выживаемостью пациентов. Высокий уровень этого белка связан с благоприятным исходом для пациента.