抗阻训练改善骨骼肌衰老的关键基因与信号通路鉴定

目的:探讨抗阻训练对衰老骨骼肌基因表达谱的影响及其生物代谢过程变化,筛选出骨骼肌衰老干预的关键基因与信号通路.方法:从GEO数据库筛选下载3套衰老骨骼肌基因表达谱数据(GSE 25941、GSE 38718与GSE 8479)作为分析材料,进行标准化后,利用R软件筛选3套数据集中的差异表达基因.重叠分析法整合筛选共同显著的差异基因,采用DAVID、KOBAS和Revigo数据库对其基因本体论(Gene Ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书代谢通路数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)的注释进行功能富集分析.STRING数据库对差异基因编码蛋白进行蛋白质-蛋白质互作分析,筛选出关键基因,进行二次功能富集分析,以明确关键通路.结果:通过整合分析,筛选出抗阻训练对衰老骨骼肌影响的差异表达基因共计60个.差异基因编码蛋白间的相互作用主要集中于MXRA5、JAK1、CCNG1、FOS、MYH1、RHOQ、ZAK、ASB11、CCNI、KIF5B、DUSP1、MYL5、ASB15、PRKAA2与SLMAP共计15个关键基因.其中,ZAK、DUSP1、FOS、JAK1、RHOQ和PRKAA2主要富集于MAPK、胰岛素与PI3K-Akt3条KEGG代谢通路,基因本体涉及骨骼肌响应刺激、细胞内信号转导、运动(神经元)活性、核苷酸及蛋白质结合等生物过程与分子功能.结论:ZAK、DUSP1、FOS、JAK1、RHOQ和PRKAA2可能是临床干预骨骼肌衰老的关键靶点,通过MAPK、胰岛素、PI3K-Akt甚至AMPK信号通路介导响应抗阻训练,调节下游靶蛋白功能表达,最终改善衰老骨骼肌表型.