日本对虾miR-34靶基因预测及其生物信息学分析

已有研究表明日本对虾(Marsupenaeus japonicus shrimp)miR-34(mja-miR-34)参与调控白斑综合症病毒(white spot syndrome virus, WSSV)的感染，但其调控的宿主基因还未具体阐述.本研究首先比对了miR-34在17个物种中的序列，并使用TargetScan 5.1和miRanda预测了miR-34调控的宿主基因.结果显示，miR-34在物种进化过程中具有高度保守性；mja-miR-34可靶向作用于242个宿主编码的基因，且在病毒感染不同时间段呈现差异表达；利用GO注释和KEGG信号通路富集分析结果表明，mja-miR-34的靶基因参与细胞代谢、细胞信号转导、免疫系统以及遗传信息的调控等过程；mja-miR-34在对虾体内可调控靶基因(translation initiation factor)的表达.结果说明mja-miR-34及其靶基因参与病毒感染等多个细胞进程，但还有待进一步验证.本研究可为mja-miR-34靶基因的鉴定及其生物学功能的研究提供数据支持和理论指导.     

乳腺癌中hsa-miR-17-92基因簇及其旁系同源体的共调控作用

hsa-miR-17-92基因簇高度保守,可以作为抑癌基因抑制乳腺癌细胞的增殖.包括2个旁系同源体:miR-106a-363和miR-106b-25基因簇,其序列高度相似,可能通过调控共同靶基因而具有相似的功能.探讨3个基因簇转录的15条microRNA的序列特征,以及共调控靶基因在人类乳腺正常和癌细胞系中的表达;并进一步就显著差异表达基因进行GO和Pathway(KEGG)分析.结果表明,超过75%(178/236)的共调控靶基因表达具有显著差异性,这些基因可能与生物体的细胞代谢、转录后调控、生物合成等多种生物学过程有关,参与细胞周期,癌症等信号通路.分析发现乳腺特异基因PTPN4在乳腺癌中的低表达影响蛋白磷酸化水平和细胞周期,SMAD4、CCND1和E2F1作为与细胞周期相关基因在细胞的G1期起重要作用,它们的低表达阻止细胞从G1期进入S期,从而抑制癌细胞的生长,起到抑癌作用.特别是,一方面基因簇调控CCND1和E2F1使其低表达,另一方面它们作为转录因子结合到基因簇的启动子区诱导基因簇表达,从而形成负反馈调控循环调控下游基因表达.     

胃癌耐药相关hsa-miR-194-5p的靶基因预测及生物信息学分析

目的：研究胃癌耐药相关hsa-miR-194-5p的靶基因，并分析其参与的生物学过程和信号转导通路，为胃癌耐药机制的表观遗传学研究提供前期基础.方法：通过NCBI数据库检索hsa-miR-194-5p的基本信息；使用预测数据库预测hsa-miR-194-5p的靶基因；使用DAVID数据库对靶基因集合进行功能富集分析(GO)和信号转导通路富集分析(KEGG).结果：成熟的miR-194-5p序列多个物种之间具有高度保守性.预测靶基因共325个，参与的生物学过程主要有Golgi组织和细胞对DNA损伤刺激的反应(P<0.01),分子功能包括泛素蛋白连接酶结合和泛素介导的蛋白水解(P<0.01),细胞组分富集在细胞核和细胞表面，调控包括TGF-β和WNT等多条信号转导通路(P<0.01).结论：miR-194-5p的靶基因SMURF1、 RAC1、MAPK1与胃癌细胞的增殖密切相关.     

miR-430基因簇的生物信息学分析

很多microRNA （miRNA）基因在基因组上紧密排列形成miRNA基因簇,mir-430是目前已发现的最大miR-NA基因簇,但其起源和进化方面却是未知的.为了揭示mir-430基因簇的起源及其在相关物种的进化关系,文中基于miRNA序列同源保守的特点,采用BLAST程序在NCBI基因数据库中搜索mir-430序列,在14个物种中共搜索到35个mir-430基因序列,这14个物种都为硬骨鱼类.多序列对比发现mir-430基因簇成熟序列的第2到第8位碱基以及第16到第22位碱基为保守序列.进化分析表明七鳃鳗的pma-mir-430基因可能是此基因家族最早出现的基因形式,并且pma-mir-430e可能是其他物种mir-430基因的祖先基因.祖先基因经过个别碱基的缺失及突变、串联重复和大片段重复等方式形成了mir-430基因簇.该研究通过分析不同物种中mir-430基因簇的特征,揭示mir-430基因簇的分子进化规律,为其调控网络和功能研究提供理论基础.     

miR-125b调控动物肌肉生长发育的研究进展

miR-125b属于miR-125家族，是一种小的、高度保守的ncRNA,在多种生物学功能中发挥关键作用。miR-125b对动物肌肉组织(包括骨骼肌、心肌和平滑肌)发育的调控受到广泛关注。对miR-125b的生物起源和生物学功能以及在动物肌肉组织发育的调控进行了总结，并着重关注其对动物骨骼肌、心肌、平滑肌细胞发育过程及疾病的分子机制研究，为miR-125b在肌肉疾病的治疗和畜禽产肉性能的分子改良提供新的参考依据。     

基于多视图双聚类方法分析不同哺乳动物早期胚胎发育基因激活差异

大量分子生物学研究证实,哺乳动物早期胚胎发育具有严格的分子调控机制.但是,不同种类之间早期胚胎发育可能存在的调节差异和分子机理并不清楚.利用比较转录组学方法识别不同物种之间的保守共表达基因簇,对于深入揭示胚胎发育和器官分化十分关键.多视图双聚类方法(Multi-view bi-clustering,MVBC)可以解决胚胎样本中的基因表达信号弱和噪声数据较多的问题,较传统两步法可以更好地找到保守的共表达基因簇.我们使用多视图双聚类这一新方法,在人、鼠和牛胚胎中共鉴定出114个共表达基因模块,并对其中包含数目较多、可信度高的29个基因簇进行了KEGG通路富集分析.结果表明,这些基因簇在三个物种早期胚胎发育中共享的通路大多是核小体与RNA转运等起着基础作用的通路,表明在三个物种间合子特异性转录和翻译机制的建立都相对保守.另外,还发现了在物种内具有相似表达模式的8组基因簇、同一功能通路可在多个基因簇富集,以及信号通路在整个胚胎早期发育过程中呈时序性表达的特点.本研究揭示了三个物种间早期胚胎基因表达模式与通路功能的关系,丰富了物种间早期胚胎发育过程的差异化知识,对进一步研究哺乳动物早期胚胎发育机制有一定帮助.     

绿茶提取物EGCG治疗乳腺癌分子机制的生物信息学分析

在PubChem数据库中查找绿茶提取物茶多酚(EGCG)活性靶蛋白,从Gene数据库中查找乳腺癌相关基因,运用Ingenuity Pathway Analysis(IPA)软件,构建二者信号通路和分子网络并进行分析.结果显示:二者共同作用的通路有235条,排在前面的主要是癌症分子机制通路、炎症反应通路、糖皮质激素受体信号通路、NF-κB信号通路;共同的分子网络有5个,也主要体现在"转录后修饰与调控,细胞生长、发育,DNA的复制、重组、修复,细胞死亡与生存"等生物学功能上.     

miR-30a-3p对食管鳞癌ECA-109细胞侵袭和增殖能力的影响及生物信息学分析

为探讨miR-30a-3p对食管鳞癌细胞生物学行为的影响及机制,miR-30a-3p转染ECA-109细胞后,实时荧光定量PCR检测各组细胞miR-30a-3p表达水平,Transwell小室检测细胞侵袭能力,CCK-8检测细胞增殖能力,通过生物信息学预测miR-30a-3p的靶基因,分析靶基因集合的基因功能及通路富集。结果显示,miR-30a-3p抑制ECA-109细胞侵袭能力(P0.05),但对增殖能力的影响无统计学意义(P0.05)。利用系统的生物信息学预测得到与ESCC相关的靶基因77个,其中在食管癌中上调的差异基因42个,下调的差异基因35个。miR-30a-3p的靶基因多集中于迁移、黏附连接、外泌体及蛋白代谢等过程;靶基因显著富集于Ras信号通路。由此可知:miR-30a-3p可抑制ESCC细胞的侵袭能力,分析得出的参与侵袭迁移及其他功能的靶基因为进一步研究提供了方向。     

缺血性脑卒中外周血差异miRNA挖掘与生物信息学分析

目的 本研究旨在通过生物信息学方法筛选缺血性卒中的关键miRNA,探讨其下游靶基因及相关调控通路在缺血性中风中可能发挥的生物学作用.方法 利用R语言的Limma包分析大鼠缺血性卒中模型外周血miRNA表达谱数据,miRbase数据库鉴定差异miRNA保守性,miRDB数据库预测这些miRNA的靶基因.联合应用strin...     

榛子SBP基因家族鉴定及其系统进化和表达分析

SBP蛋白是植物所特有的一类转录因子,并广泛存在于植物中.研究发现,该基因家族成员参与响应包括植物生长、发育和抗逆等生物学过程,其功能研究具有重要意义.榛子是一种主要以果实为产品的重要经济林木,且该物种SBP基因家族的研究也未见报道.本研究以生物信息学手段为基础,结合转录组数据,从中筛选得到10个榛子SBP-like基因(SPL基因),并对其编码蛋白理化性质、保守区域和模体进行预测和分析,进而对基因家族进化关系和花发育不同时期表达水平进行了分析.结果表明:榛子的10个SPL基因可以分为5个大组群;均含有该基因家族所特有的C3H和C2CH结构域以及一个核定位信号;同时,基于花发育不同时期的转录组数据分析,部分成员在不同时期表达水平存在显著差异,预示该基因可能与花果发育有关.该研究将有助于榛子SPL基因参与其花果发育分子调控机制的深入研究.     

Phylogenetic position of three Condylostoma species （Protozoa,Ciliophora, Heterotrichea） inferred from the small subunit rRNA gene sequence

The systematically poorly known ciliate genus Condylostoma was erected by Vincent in 1826. About 10 morphotypes have been reported, but any molecular investigations concerning this group so far are lacking. In this work, the small subunit ribosomal RNA （SS rRNA） gene of three marine Condylostoma species was sequenced, by which the phylogenetic trees were constructed by distancematrix, maximum parsimony and Bayesian inference methods. The results show that （1） all the trees have similar topologies with high supports; （2） Condylostoma is mostly related to the genus Condylostentor; and （3） three Condylostoma species as well as Condylostentor auriculatus cluster together and form a sister group with other heterotrichs. This is moderately consistent with the assessment of phylogenetic relationships of Condylostoma-related heterotrichs from the morphological information. The phylogenetic relationship of some other related heterotrichs, Peritromus, Folliculina, Stentor and Blepharisma, has been also discussed.     

基于表达谱分析筛选肾母细胞瘤关键基因

为探究肾母细胞瘤(Nephroblastoma)发生的关键基因,并筛选出潜在的治疗靶点及生物标志,采用由GEO数据库获取的基因芯片GSE11151和GSE53224,经归一化处理后,通过GO和KEGG分析筛选出差异基因,并通过构建蛋白互作网络获得其中的关键基因.总计获得差异基因404个,其中上调基因385个,下调基因19个.PMCH、CCR5、CCR7、RGS1和KNG1作为关键基因,涉及趋化因子信号通路、G蛋白偶联信号通路,参与肿瘤微环境的形成.这5个关键基因在肾母细胞瘤的发生中有着重要作用,并可能作为潜在治疗靶点及生物标志.     

寄蝇亚科部分物种线粒体COl基因DNA条形码分类

DNA条形码分类(DNA Barcoding)是以生物线粒体DNA为工具来鉴定物种的新方法,是外来物种快速鉴定、物种分类与系统发育和进化分析的基础.研究以我国辽宁地区常见的寄蝇亚科(双翅目:寄蝇科)2族4属6种为对象,扩增和测定COI基因部分序列,对得到数据用MEGA4软件分析计算,构建该类群分子系统发育树.分析表明:...     

Phylogenetic position of three Condylostoma species(Protozoa,Ciliophora,Heterotricheal inferred from the small subunit rRNA gene sequence

The systematically poorly known ciliate genus Conadylostoma was erected by Vincent in 1826.About 10 morphotypes have been reported,but any molecular investigations concerning this group SO far are lacking.In this work,the small subunit ribosomal RNA (SS rRNA)gene of three marine Conaylostoma species was sequenced,by which the phylogenetic trees were constructed by distance-matrix,maximum parsimony and Bayesian inference methods.The results show that(1)all the trees have similar topologies with high supports;(2)Condylostoma is mostly related to the genus Condylostentor;and(3)three Condylostoma species as well as Conadylostentor auriculatus cluster together and form a sister group with other heterotrichs.This is moderately consistent with the assessment of phylo-genetic relationships of Conaylostoma-related heterotrichs from the morphological information.The phylogenetic relationship of some other related heterotrichs,Peritromus,Fotlictllina,Stentor and Blepharisma,has been also discussed.     

SPL家族基因复制及功能分化分析

【目的】基因复制及随后的功能分化是基因组和物种演化的重要驱动力。植物特有的转录因子家族SPL(SQUAMOSA-promoter binding protein like)广泛参与调控植物生长发育及响应逆境胁迫,为研究重复基因的起源方式和进化命运提供了良好的研究系统。本研究对葡萄(Vitis vinifera)、番木瓜(Carica papaya)、毛果杨(Populus trichocarpa)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)4种模式植物的SPL基因家族开展基因复制及功能分化分析,为进一步研究SPL基因功能、预测种属特异性的功能基因提供系统进化角度的参考。【方法】利用SBP特征结构域,鉴定葡萄、番木瓜、毛果杨和拟南芥4种模式植物中SPL基因家族成员,并利用最大似然法构建系统进化树。基于物种内、物种间基因组共线性,分析SPL基因家族发生基因复制的方式及差异保留情况,并计算保留的SPL直系和旁系同源基因的同义、非同义替换率,分析功能分化情况。【结果】在4种模式植物中共鉴定出SPL基因73个,其中42个是miR156的靶基因。系统进化分析显示:73个SPL基因聚类为9个主要分支,miR156靶向SPL基因成簇聚集在6个主要分支;Clade I中SPL基因编码的2个锌指结构基序为C4和C₂HC,而其余8个分支中SPL基因的锌指结构基序由C3H和C₂HC组成。大规模基因组复制事件(片段复制或全基因组复制)是SPL基因家族发生基因重复的主要方式。根据基因组复制事件推算,15个古基因位点理论上应复制出的360个位点中,83.6%的重复位点发生丢失或演化成非SPL基因。本研究鉴定出旁系同源基因17对,直系同源基因27对,且所有旁系和直系同源基因的K_a/K_s(非同义替换率和同义替换率之比)值均小于1。【结论】在不同物种中保留下来的SPL直系同源基因受到较强的纯化选择,在功能上具有保守性;同一物种中保留下来的SPL旁系同源基因在进化过程中维持部分功能冗余,但在组织表达偏好性和蛋白功能上已呈现出不同形式的分化。     

Angiosperm phylogeny inferred from multiple genes as a tool for comparative biology

Comparative biology requires a firm phylogenetic foundation to uncover and understand patterns of diversification and evaluate hypotheses of the processes responsible for these patterns. In the angiosperms, studies of diversification in floral form, stamen organization, reproductive biology, photosynthetic pathway, nitrogen-fixing symbioses and life histories have relied on either explicit or implied phylogenetic trees. Furthermore, to understand the evolution of specific genes and gene families, evaluate the extent of conservation of plant genomes and make proper sense of the huge volume of molecular genetic data available for model organisms such as Arabidopsis, Antirrhinum, maize, rice and wheat, a phylogenetic perspective is necessary. Here we report the results of parsimony analyses of DNA sequences of the plastid genes rbcL and atpB and the nuclear 18S rDNA for 560 species of angiosperms and seven non-flowering seed plants and show a well-resolved and well-supported phylogenetic tree for the angiosperms for use in comparative biology.     

杨树GABA支路3个基因家族的鉴定和表达分析

【目的】 γ-氨基丁酸(GABA)与植物的生长发育有着密切的联系。结合前期对GABA抑制杨树不定根发育的研究,对GABA支路基因家族的特征和表达模式进行研究,为进一步解释其在不定根发育中的作用奠定基础。【方法】从银白杨(Populus alba)×P. glandulosa ‘84K’(‘84K’杨)基因组中鉴定出GABA支路的PopGAD、PopGABA-T和PopSSADH 3个基因家族成员,并利用生物信息学方法分析其特征,以及与其他物种相关基因家族的亲缘关系;利用qRT-PCR研究外源GABA及其降解抑制剂vigabatrin(VGB)对各基因表达的影响。【结果】①PopGAD、PopGABA-T和PopSSADH 3个基因家族成员数量依次为6、2和2个,启动子序列中主要包含与光、激素和环境等响应相关元件。②系统进化分析表明,PopGAD家族中PopGAD6与家族其他成员亲缘关系较远;PopGABA-T和PopSSADH家族中的两个基因成员亲缘关系较近。③基因表达分析表明,不定根生长过程中GABA支路基因总体上在根中表达量高于茎和叶。外源GABA或VGB处理对PopGAD和PopGABA-T两个基因家族成员在根、茎和叶中的表达量影响程度不同,但对 PopSSADH基因家族的表达则无明显影响。【结论】 GABA支路3个基因家族在‘84K’杨树响应光、激素和环境胁迫等方面具有重要作用。外源GABA和VGB处理对PopGAD和PopGABA-T家族成员的影响较大,并且均在根中表达量最高,表明这两个基因家族在不定根生长过程中发挥着重要调控功能。这为深入解析GABA在树木不定根发生中的作用机制奠定了基础。     

基于Gene Ontology的MicroRNA功能聚类

MicroRNA(miRNA)的许多生物过程是通过影响靶基因的转录后表达.miRNA与靶标之间的互补程度和性质决定其基因调控作用.结构相似性可以作为一个强有力的方法推断分子功能的相似性.然而,结构比对的方法来度量miRNA之间的相似性通常不太准确,而且时间开销大.对这些表达差异的miRNA的靶标基因进行聚类,可以很好地理解miRNA的功能.提出一个新的GO(gene Ontology)语义相似性的方法来区分miRNA功能组.该方法采用项信息和边的权重来度量GO项的权重.此外,2个GO图的共同项和非共同项还被用来度量这2个图之间的相似度.对于2个miRNA,它们之间的相似性可以用它们靶标基因标注的GO项的相似性来计算.实验结果表明此方法不仅可以将相似功能的miRNA聚在一起,而且可以预测未知miRNA的功能.     

Toll样受体信号通路的3条途径在大鼠肝再生中抑制库普弗细胞免疫反应

为从基因转录水平了解大鼠肝再生中Toll样受体信号通路调节库普弗细胞免疫反应的途径和方式,首先建立大鼠2/3肝切除(partial hepatectomy,PH)模型,从中分离库普弗细胞进行基因微阵列分析.发现Toll样受体信号通路的23个基因及其调节免疫反应的62个基因与大鼠肝再生相关.基因协同作用(Ep(t)值)和同类提取法分析表明,大鼠肝再生进展阶段,Toll样受体信号通路通过TLR/NF-κB,TLR/MAPK,TLR/IRF等3条途径和TLR4,MAL,UNC93B1,AP1S2,IRF1等5个关键基因抑制库普弗细胞免疫反应.