4.Computational gene network analysis reveals TNF-induced angiogenesis

背景：TNF诱导人脐静脉内皮细胞（HUVEC）增殖并形成新的血管。这种TNF诱导的血管生成在癌症和风湿病中起着关键作用。然而目前对于TNF诱导血管生成的作用机制的研究并不成熟。

方法：研究一例用TNF（0h，1h，1.5h，2h，3h，4h，5h，6h）处理的DNA微阵列数据（GSE27870）。0h是指HUVEC处理开始时的细胞状态。八个时间点各三个重复的数据使用cyclic Loess归一化。将所有时间点表达水平<5或为NA的基因过滤，剩余3673个基因。随后标准化数据，使其平均值为0，方差为1。

通过k-mean聚类识别具有相似时间基因表达模式的样本，聚类数设置为15，其目的在于获得紧密相关并且尽可能的复杂共表达模式的聚类（obtain tight clusters that have closely correlated and possibly complex co-expression patters）。

随后使用DAVID对同一聚类中的样本进行功能富集分析，并利用 SiGN-BN研究基因之间的网络调控关系。通过Cell Illustrator展示分析所得基因网络关系。

结果:

1.聚类及功能富集：在15个聚类中，发现有3个聚类具有显著的细胞增殖、凋亡和血管生成的通路富集。三个聚类共包括648个基因，将用于构建基因调控网络。

2.TNF调控的基因网络分析：颜色代表聚类，大小代表直接子基因数目，因此，较大的点可作为主要调控基因候选。血管生成相关基因富集于聚类C中。恰巧，IL-6位于聚类C中，IL-6刺激增殖促进信号及许多增殖相关基因的表达。因此，文章接下来专注于与IL-6相关的子网络。

ficture 1 

特别重要的基于网络节点的直接子基因可能会富集特定的功能注释。于是我们对IL-6的子基因进行功能注释，IL-6有48个直接子基因，包括10个与细胞增殖（GO注释）相关，40个已知是NF-kB标靶。分析得出IL-6不可能单独调控NF-kB，NF-kB活性可能受TNF诱导的多条分子通路补充调控。

恰巧，白细胞介素-8 (IL-8)也是基因网络中IL-6的一个直接子基因。IL-8通过强烈促进HUVEC生长来诱导血管生成。IL-8的直接子基因是NF-kB家族活性调节关键--RELA是其家族成员，NFKBIE是其直接上游调控因子。因此，文章认为IL-6作为TNF诱导的血管生成起始信号，通过诱导IL-8，NF-kB促进HUVEC过度增殖。另一方面，IL-8也被认为是内皮细胞凋亡的抑制剂，其直接子基因中5（50）个注释为凋亡抑制功能。

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注：文中未涉及到时序列分析，主要是通过基因注释发掘hub基因。