应用基因表达谱芯片研究人肺鳞癌相关基因

应用基因表达谱芯片检测人肺鳞癌与正常肺组织间差异表达基因,并对其进行初步分析。提取5例人肺鳞组织及其癌旁正常肺组织的RNA,混合后分别逆转录合成标记有荧光分子的cDNA探针,与联合基因BiostarH-1×1型基因芯片杂交。计算机分析扫描芯片荧光信号图像,比较两种组织中差异表达基因,对筛选的肿瘤相关基因进行初步分析。结果:两种组织间存在大量差异表达基因,其中113条基因在肺癌组织中较正常肺组织表达上调,112条基因在肺癌组织中较正常肺组织表达下调。分析这些差异表达基因发现,肺鳞组织及其癌旁正常肺组织的基因表达谱差异主要集中在原癌基因和抑癌基因、免疫相关基因、代谢相关基因、蛋白翻译合成相关基因、细胞信号和传递蛋白、细胞凋亡相关基因等方面;而在细胞周期蛋白、细胞骨架和运动、细胞受体、DNA合成和修复及结合和转录等方面则关联甚少。说明基因芯片在筛选疾病相关基因的改变时,具有快速、高效、高灵敏度等特点,人肺鳞癌基因差异表达谱的分析为阐明肺癌的发病分子机制提供了新线索。     

宫颈癌组织差异表达基因的检测及分析

选取三例经分型明确为HPV16感染的宫颈癌病例,取癌组织(T)、癌旁组织(N)及远瘤正常宫颈组织(F)标本,用Roche NimbleGen芯片系统筛选出差异表达的基因并进行分析.三例标本中,癌组织与远瘤正常宫颈组织相比,差异表达基因共有673个,其中261个上调,412个下调;差异表达基因主要有原癌基因、抑癌基因、细胞信号转导、代谢、免疫应答、细胞受体、蛋白翻译合成有关基因等.     

有氧运动对伴随衰老代谢综合征基因表达的调控

目的：探索有氧运动对代谢综合征患者血液基因表达的影响，分析运动前后血液转录表达谱的差异，研究差异表达基因涉及的功能与内在联系.方法：从美国国立生物技术信息中心(NCBI)公共基因芯片数据平台(GEO)下载GSE10540数据集mRNA芯片数据，对5名代谢综合征患者运动前后的mRNA表达谱数据进行基因集富集分析(GSEA),应用metascape软件进行功能富集(GO)和信号通路(KEGG)富集分析，用STRING数据库构建蛋白质相互作用网络.结果：运动后血样比较运动前共筛选出152个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),其中有54个基因上调，98个显著下调.GESA分析发现12个基因或通路在运动后表达谱中显著富集负相关，蛋白质相互作用网络筛选出9个关键蛋白.结论：代谢综合征患者运动前后血样相关DEGs揭示了代谢综合征的分子特征，这些基因可能与癌症发生之间呈负相关，这为进一步探讨有氧运动对代谢综合征患者健康改善的作用机制及关键调控分子提供了研究思路.     

非创伤性股骨头坏死与潜在关键基因表达谱的相关研究

目的:用生物信息学方法探讨与非创伤性股骨头坏死相关的潜在关键基因和信号通路.方法:GEO数据库中下载得到8例人股骨头样本产生的GSE74089表达谱数据进行生物信息学分析,Limma包筛选差异表达基因.用DAVID数据库、R包、STRING数据库及Cytoscape软件对差异表达基因进行基因功能、信号通路及蛋白-蛋白相互作用网络分析.结果:共筛选出1 315个差异表达基因,上调基因809个,下调基因506个.差异表达基因主要涉及细胞外基质、胞外空间、胶原蛋白三聚体、胶原纤维组织、松弛素信号通路及转化生长因子β信号通路等.PPI网络由391个节点和1 213个交互组成,网络分析列出蛋白互作网络的前20个中心节点蛋白,挖掘出4个潜在关键基因.结论:HACE1、FBXW7、GNG8和SAA1等差异基因可能与非创伤性股骨头坏死的发病机制密切相关.     

月季插穗不定根起始的转录组分析和关键基因筛选

为研究月季插穗在不定根发生过程中的关键基因调控机理,利用Illumina平台测序技术对切花月季品种‘卡罗拉’插穗的3个发育阶段(不定根未启动期、愈伤组织形成期和不定根伸长期)插穗基部1 cm皮层进行转录组测序分析,结果表明:月季插穗不定根发生的3个阶段中,在不定根未启动期与愈伤组织形成期之间共筛选出差异表达基因5 033个,其中2 313个基因上调,2 720个基因下调;在愈伤组织形成期与不定根伸长期之间共筛选出差异表达基因1 865个,其中1 332个基因上调,533个基因下调;GO功能分析表明,差异表达基因主要参与生物过程、分子功能和细胞组分3大功能;KEGG富集分析结果表明,差异表达基因主要参与植物激素信号转导、次生代谢产物的合成以及碳水化合物的合成等代谢通路;将月季插穗生根过程中差异性最为显著的8个基因通过实时荧光定量PCR检测其转录水平变化,结果表明: 实时荧光定量PCR的验证结果与转录组测序结果基本一致.     

牛至精油对嗜热四膜虫基因表达的影响

牛至精油(Oregano Essential Oil, OEO)具有抗菌、杀菌、抑制寄生虫生长等功效.为了解牛至精油影响细胞生长的分子调控过程,对牛至精油作用下0 h和24 h的嗜热四膜虫的基因表达情况进行分析.高通量转录组测序结果表明,对照组即未加入牛至精油24 h与0 h的样本数据,比较分析后鉴定到了6 297个差异表达基因(包括下调4 232个、上调2 065个),而实验组即加入牛至精油24 h与0 h的样本数据,比较分析后鉴定到7 596个差异表达基因(包括下调6 254个、上调1 342个).通过与对照组差异表达基因的比较发现,实验组特异上调和下调差异表达基因分别有257个和2 329个.GO功能富集发现,特异上调差异表达基因无功能富集,特异下调差异表达基因功能主要富集在RNA加工、蛋白质分解代谢、细胞定位和信号转导等过程.KEGG通路分析发现,特异下调差异表达基因主要涉及细胞自噬及细胞周期等通路.而这些过程或通路上基因表达水平的下调可能会抑制细胞的生长.对通路中7个下调的差异表达基因和3个无明显差异表达变化的基因进行实时荧光定量PCR检测,实验结果和转录组测序数据结果的相关...     

基于生物信息学探讨植物拟南芥的UV-B辐射保护机制

UV-B照射对植物的分子和细胞造成损害,为了适应生存植物也进化出一套UV-B保护机制.为了更好地了解植物的UV-B保护机制,本研究采用生物信息学的方法对公共数据库中UV-B响应相关的基因进行深入挖掘.采用GEO2R挖掘GEO数据库中的表达芯片数据(GSE3533和GSE22951),获取差异表达基因,然后采用Venny...     

盐胁迫下棉花根系的转录组分析及耐盐基因筛选

为揭示棉花耐盐分子机制，筛选出棉花盐胁迫应答相关基因.文章从4个新疆主栽棉花品种中筛选得到一个对盐胁迫具有强耐受性的‘新陆中69号’，并在盐胁迫下对棉花根系进行了转录组分析.结果表明:有891个基因表达量上调，666个基因表达量下调；GO富集分析结果表明:差异表达基因数量较多的主要集中在分子功能、细胞组分、生物学过程中；KEGG分析结果表明:差异表达基因主要参与木质素生物合成和植物MAPK信号通路.     

LEPREL1是特发性肺纤维化的潜在治疗靶点

为了寻找特发性肺纤维化(IPF)的潜在治疗靶点,从GEO获取IPF基因芯片数据,用R分析差异表达基因和通路;用STRING和Cytoscape筛选枢纽(HUB)基因;RNA-Seq和单细胞数据验证,肺纤维化小鼠实验验证,筛选具有相关性的基因,分析潜在通路。结果显示：基因芯片数据集GSE10667、GSE53845、GSE48149共116例样本,差异基因132个,主要富集在细胞外基质、胶原等通路。STRING和Cytoscape筛选HUB基因,主要为COL1A1、CXCL12、LEPREL1等基因,其中LEPREL1表达显著下调(GSE10667,P_adj=0.000 96; GSE53845,P_adj=0.000 104 8; GSE48149,P_adj=0.015 17)。LEPREL1在RNA-Seq数据集GSE92592(P_adj=0.028 8)、GSE83717(P_adj=0.006 268)、GSE150910(P_adj=1.952 8e-3...     

利用生物信息学筛查APAP诱发ALF患者外周血中的关键基因

从GEO数据库(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)下载数据集GSE80751,该数据集包含22例人体血液样本(对照组5例,ALI组5例,ALF组12例),以|Log FC|>1.5,P<0.05分别筛选出急性肝损伤(acute liver injury, ALI)组与对照组、急性肝衰竭(acute liver failure, ALF)组与对照组的差异表达基因,并分别对其进行功能富集分析和信号通路富集分析,筛选对乙酰氨基酚(acetaminophen, APAP)诱发ALF过程中的关键基因及重要通路.其次构建差异表达基因在蛋白层面的生物网络,并将网络数据导入Cytoscape实现可视化,利用Cytoscape中的插件寻找与疾病发生密切相关的功能模块及核心基因.以ALI组数据为对照,重点分析了ALF组数据,结果筛选出ALF组满足阈值要求的差异表达基因共266个,包括上调基因239个,下调基因27个,其中ALF组中特异性上调基因120个,特异性下调基因15个,且基因NAMPT在ALI组表达上调,在ALF组表达下调.ALF组差异表达基因的GO分析结果显示,上调基因主要参与细胞分化和细胞周期调控等过程,下调基因主要参与免疫反应和细胞因子介导的炎症反应等过程.KEGG通路分析结果显示,上调基因主要富集于细胞周期调控、系统性红斑狼疮、补体和凝血级联等通路,下调基因没有富集到明显通路.对比分析ALI组和ALF组所获取的疾病相关功能模块,发现p53信号通路与ALF的发生具有相关性.利用cytoHubba插件中的网络拓扑算法MCC在ALF组差异表达基因中共筛选出25个显著差异表达基因,且都表达上调,进一步验证其在发生ALF的肝组织细胞中的差异表达情况,发现NCAPG、DLGAP5、TOP2A、ASPM、NUSAP1和MKI67在ALF组血液细胞和肝细胞中都显著差异表达.本文分析结果表明,细胞周期调控,免疫、炎症反应,细胞增殖与衰老等生物过程和p53信号通路可能与ALF的发展过程相关,基因NCAPG、DLGAP5、TOP2A、ASPM、NUSAP1、MKI67和NAMPT可能是研究APAP诱发ALF发生的新靶点和潜在血液标志物.     

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.     

Gene expression profiling under different photoperiod/temperature conditions in a photoperiod-/thermo-sensitive genic male sterile line of rice （Oryza sativa L.）

A photoperiod-sensitive genic male-sterile (PSGMS) line was found in 1973 as a spontaneous mutant of the rice variety Nongken 58 (Oryza sativa ssp. japonica) in Hubei Province, China[1]. The fertility of this line was determined by day length and temperat…     

基于生物信息学和机器学习探究溃疡性结肠炎能量代谢关键基因及其潜在机制

目的：鉴定溃疡性结肠炎中与能量代谢相关的关键基因,为溃疡性结肠炎的诊断和治疗提供新的方向。方法：从GSE87466数据集中提取能量代谢相关基因的表达量并进行差异分析后对其进行富集分析,通过LASSO算法(the least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)和SVM-RFE算法(Support vector machine recursive feature elimination algorithm ,SVM-RFE)识别UC能量代谢关键基因,对关键基因进行富集分析、免疫浸润分析、关键基因靶向药物预测和构建ceRNA网络,最后用GSE75214作为验证集对关键基因的表达进行验证。结果：共筛选出32个与能量代谢相关基因,通过LASSO和SVM算法鉴定出5个关键基因(SLC16A1、ACSF2、NR1H4、CHST11和CBR3)。单基因富集结果显示关键基因通过糖酵解/葡萄糖新生、丁酸代谢、丙酮酸代谢等途径参与UC的发生发展。验证集GSE75214对关键基因进行验证发现表达均具有差异。结论：本研究通过机器学习的方法鉴定了SLC16A1、ACSF2、NR1H4、CHST11和CBR3作为UC能量代谢关键基因,其生物学功能主要跟糖酵解/葡萄糖新生、丁酸代谢、丙酮酸代谢等途径有关,为从能量代谢角度治疗溃疡性结肠炎患者的治疗提供了新的思路和方向。     

基于生物信息学方法分析GABRD基因在结肠癌中的表达及预后情况

采用生物信息学方法探讨GABRD基因在结肠癌样本中的表达及预后情况。通过UCSC XENA下载33种肿瘤类型和正常组织的RNA序列数据和相关临床数据,使用R软件分析GABRD基因在结肠癌样本中的表达,并筛选共表达基因,对其进行富集分析;分析GABRD基因对结肠癌患者生存及预后的影响,并建立预后列线图;构建GABRD基因的蛋白质-蛋白质相互作用(protein-proteininteraction, PPI)网络并筛选关键模块及枢纽基因,验证枢纽基因的生存及临床诊断价值。结果表明：GABRD基因在结肠癌样本中高表达并影响患者生存,筛选得到369个共表达基因,基因本体论(gene ontology, GO)功能富集发现其主要参与G蛋白偶联等生物学过程,京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)通路富集显示其主要参与AMPK等信号通路;构建出由51个节点和523个连接组成的PPI网络,筛选枢纽基因5个,其中2个显著影响生存,5个具有临床诊断价值。综上,GABRD基因在结肠癌样本中高表达,影响结肠癌患者生存及预后,可能...     

Identification of differentially expressed genes in esophageal cancer through SSH in combination with high throughput reverse Northern screening

To understand the molecular mechanisms of carcinogenesis of esophagus and to isolate genes with different expression levels in esophageal cancer, suppression subtractive hybridization (SSH) was combined with PCR-based cDNA synthesis and reverse Northern on the cancer tissues and matched almost normal mucosa using 5 microgram of total RNA as starting marterial. Eight genes were found expressed differentially in esophageal cancer, in which 5 were known genes and 3 were novel ones; and 6 were down-regulated in cancer tissues, while 2 were up-regulated; 6 were of mid-high abundance and 2 were of low abundance in esophagus. The results revealed that alteration in expression level of multiple genes underlied the initiation and development of esophageal cancer. The differentially expressed genes identified in this study such as liporcotinⅠ, cystatin A, cystatin B, cytokeratin 13 may play roles in dedifferentiation, transformation and malignant proliferation of esophageal cancer. The combination of SSH with PCR-based double- strand cDNA synthesis and high throughput reverse Northern screening is an efficient way to isolate differentially expressed genes from microgram of total RNA.     

用差异显示反转录PCR银染技术研究小鼠前胃癌相关基因

目的:以N-亚硝基-肌氨酸乙酯(NSEE)作为诱变剂建立NIH小鼠前胃癌动物模型,研究小鼠前胃癌差异表达基因,探索细胞癌变的分子机理.方法:采用mRNA差异显示(DDRT-PCR)、反向Northern点杂交、克隆、测序和生物信息学分析等方法,对其癌变组织中差异表达的基因进行系统的研究分析.结果:得到5条在小鼠前胃正常对照组织、癌变组织之间差异表达的cDNA片段.筛选后,对其中3个差异条带进行DNA序列测定,有1个与已知基因Tpt1高度同源,2个与同1基因片段AK085193.1高度同源.提示这2个基因与小鼠前胃癌的形成有关.     

不同运动强度对急性心肌梗死大鼠心功能的影响及循环miRNAs差异表达

研究不同运动强度对急性心肌梗死大鼠心功能的影响, 分析循环微小RNA(microRNAs, miRNAs)的差异表达与靶基因及基因功能. 制作急性心肌梗死大鼠模型40只,分为4组, 每组10只, 分别为假手术组、单纯心肌梗死组、中等强度持续运动(continuous moderate training, CMT)组和间歇高强度运动(high intensity interval training, HIT)组, CMT组和HIT组大鼠接受运动治疗8周, 用超声心动图评估心功能, 用基因芯片技术测定4组大鼠模型循环miRNAs差异表达, 用生物信息学技术分析不同运动强度下循环miRNAs相关靶基因及基因功能. CMT组和HIT组的治疗显著改善了心肌梗死大鼠心功能和运动耐量, HIT组显著优于CMT组. 单纯心肌梗死组与假手术组相比, 明显上调的循环miRNAs有14个, 明显下调的循环miRNAs有4个. 与单纯心肌梗死组相比, CMT组明显上调的循环miRNAs有11个, 明显下调的循环miRNAs有2个; HIT组明显上调的循环miRNAs有53个, 明显下调的关键miRNAs有41个. 与假手术组相比, 单纯心肌梗死组心肌相关循环miRNAs的差异表达有miR-26a-5p, miR-92a-3p和miR-378a-3p; 与单纯心肌梗死组相比, CMT组有miR-92a-3p, HIT组有miR-34c-3p, miR-23a-3p, miR-98-3p, miR-208a-5p和miR-92-3p. 高强度间歇运动对心肌梗死大鼠心功能和运动耐量的改善作用优于中等强度持续运动, 其循环miRNAs及心肌相关循环miRNAs的差异表达数量明显高于中等强度持续运动, 循环miRNAs差异表达有望作为运动强度和运动效果判断的分子生物学标志物.     

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.