Predictive network analysis identifies JMJD6 and other potential key drivers in Alzheimer’s disease

基因敲除 神经科学 计算生物学 生物 诱导多能干细胞 疾病 阿尔茨海默病 基因调控网络 基因表达 基因 生物信息学 医学 遗传学 病理 胚胎干细胞
作者
Julie P. Merchant,Kuixi Zhu,Marc Henrion,Syed Shujaat Ali Zaidi,Branden Lau,Sara Moein,Melissa Alamprese,Richard V. Pearse,David A. Bennett,Nilüfer Ertekin-Taner,Tracy L. Young‐Pearse,Rui Chang
出处
期刊:Communications biology [Nature Portfolio]
卷期号:6 (1)
标识
DOI:10.1038/s42003-023-04791-5
摘要

Despite decades of genetic studies on late-onset Alzheimer's disease, the underlying molecular mechanisms remain unclear. To better comprehend its complex etiology, we use an integrative approach to build robust predictive (causal) network models using two large human multi-omics datasets. We delineate bulk-tissue gene expression into single cell-type gene expression and integrate clinical and pathologic traits, single nucleotide variation, and deconvoluted gene expression for the construction of cell type-specific predictive network models. Here, we focus on neuron-specific network models and prioritize 19 predicted key drivers modulating Alzheimer's pathology, which we then validate by knockdown in human induced pluripotent stem cell-derived neurons. We find that neuronal knockdown of 10 of the 19 targets significantly modulates levels of amyloid-beta and/or phosphorylated tau peptides, most notably JMJD6. We also confirm our network structure by RNA sequencing in the neurons following knockdown of each of the 10 targets, which additionally predicts that they are upstream regulators of REST and VGF. Our work thus identifies robust neuronal key drivers of the Alzheimer's-associated network state which may represent therapeutic targets with relevance to both amyloid and tau pathology in Alzheimer's disease.

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