一款基于转录组差异基因表达分析的软件包——findDEG

【目的】随着二代测序技术的不断发展,转录组测序技术在许多物种里已被广泛地应用于基因差异表达分析和基因注释研究。现有的多种基因差异表达分析软件,分析步骤多而且复杂,不同分析方法其结果差别也较大,这给研究者分析实际数据带来了不少困难。为了简化基因差异表达分析的过程,利用现有的软件开发一个集成的软件包。【方法】针对Trinity、TopHat+Cufflinks和HISAT2+StringTie 3种比较成熟的基因差异表达分析流程,考虑研究对象有无参考基因组序列、样本数据是否有重复、单端还是双端测序、不同基因表达量的计算方法以及不同的基因差异表达显著性检验方法等因素,将多种转录组测序数据分析软件整合起来形成一个集成的软件包。【结果】 使用Perl语言开发了一个名为findDEG软件包用于转录组测序数据的基因差异表达分析。软件包共分为3个模块,即Trinity、TopHat+Cufflinks和HISAT2+StringTie模块。Trinity模块提供3种计算转录本表达量方法和4种差异表达基因显著性检验方法,TopHat+Cufflinks模块可供用户选择新版或旧版的Cufflinks分析方案,HISAT2+StringTie模块则只有一种分析方案。该软件包可以自由下载使用,其网址为http://www.bioseqdata.com/findDEG/findDEG.htm。采用新版和旧版的Cufflinks分析方案以及一种Trinity组合方法,分别对小叶杨在正常和干旱胁迫条件下的转录组数据进行了分析。结果两种Cufflinks方法分别识别出了53和33个差异表达基因,其中25个是相同的; Trinity方法识别了高达1 641个差异表达基因,其中与Cufflinks两种方法相同的分别有14和3个。【结论】 新开发的软件包findDEG有十多种基因差异表达分析方案可供选择,采用一键的方式进行数据计算分析,避免了中间环节参数输入和结果利用等操作步骤,使用方便。     

中华鳖dct基因克隆及表达分析

为了阐明中华鳖酪氨酸酶家族成员dct基因的结构与表达特征,根据Ensembl数据库的中华鳖dct基因序列设计引物,运用RT-PCR技术进行开放阅读框(opening reading frame,ORF)克隆,并进行生物信息学分析,进而采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,q-PCR)技术检测正常体色和黄色中华鳖肺、肾脏、裙边和肌肉组织的mRNA表达水平.结果显示中华鳖dct基因ORF区全长1 578 bp,编码525个氨基酸,2种体色鳖dct基因序列完全一致;氨基酸序列分析得C末端无L-亮氨酸基序;N末端含有1个信号肽结构域;预测蛋白(成熟肽)分子质量为56.449 ku,理论等电点为6.67,不稳定指数为38.71,表明DCT蛋白是酸性稳定蛋白;预测DCT蛋白为亲水性蛋白;含有跨膜结构域、类表皮生长因子结构域、层粘连蛋白型类表皮生长因子结构域和2个铜离子结合结构域.系统发育树分析显示,在dct基因进化过程中,中华鳖与绿海龟和锦龟的亲缘关系较近.q-PCR结果表明:dct基因在同一个体各组织中均有表达,肺组织中相对表达量最高,且极显著高于其他3种组织;黄色中华鳖肺、肾脏和裙边组织dct 表达水平与正常体色鳖的相应组织均存在显著性差异.结果表明,中华鳖体色变异与dct基因突变无关,但dct基因表达改变可能对体色变异起了一定的作用.     

芦苇的起源、扩张与衰退

芦苇是世界重要的湿地物种,它是一种对环境干扰表现十分敏感的克隆植物。本文综述了芦苇的起源、扩张与衰退,并进一步探讨了芦苇扩张与衰退的原因可能是由于人为的干扰与更有竞争力的基因型侵入造成的。为了更好的利用芦苇资源,人类应采取的策略是最大限度地减少对芦苇生境的干扰。     

基于Cre-LoxP系统的条件性定点敲入人源hRas基因小鼠的建立

目的 构建基于Cre- LoxP系统的条件性定点敲入人源hRas基因(c-Ha-ras)的小鼠,以获得hRas基因在特定组织器官条件性表达的小鼠模型,用于药物的临床前致癌性安全评价及相关机制研究。方法 首先构建hRas打靶载体,电击法转染入小鼠胚胎干细胞(ES细胞),用正负法筛选阳性ES细胞,通过PCR、 Southern鉴定后,将正确重组hRas基因的ES细胞导入C57BL/6 J小鼠囊胚,移入同步发育的受体鼠子宫,妊娠足月出生的嵌合体小鼠与C57BL/6 J小鼠交配获得杂合子hRasfl/+小鼠。再将杂合子hRasfl/+小鼠间交配获得纯合子小鼠hRasfl/fi,然后与全身组织细胞表达Cre重组酶的Tg (EIIa-cre)小鼠进行交配,获得全身细胞表达hRas基因的hRas-EIIa-cre小鼠,并通过荧光定量PCR方法检测不同日龄胚胎期仔鼠的hRas基因表达水平。结果 成功构建了基于Cre- LoxP系统的人源hRas基因条件性定点敲入小鼠模型的载体,筛选得到的一个正确克隆,电转ES细胞后进行Southern blot鉴定,经过初筛和复筛,共获得12个阳性克隆,挑选A11号克隆ES细胞进行囊胚注射,移植了48枚胚胎,出生9只小鼠,其中6只为嵌合鼠,将嵌合率>50%的雄鼠与野生型C57BL /6 J雌鼠进行交配,出生21只后代,其中鉴定有4只hRasfl/+小鼠;hRasfl/+小鼠间交配出生29只小鼠,其中有14只纯合子hRasfl/fi小鼠;hRasfl/fl小鼠与Tg (EIIa-cre)工具鼠交配6次,未有仔鼠出生;跟踪不同发育时期胚胎中hRas基因的表达发现,E10.5～15.5 d胚胎中检测到hRas基因表达。结论 成功建立运用Cre- LoxP系统建立了带有hRas基因敲入的纯合子小鼠hRasfl/fl,未能得到全身细胞高效表达人源hRas基因的hRas-EIIa-cre小鼠,但为进一步利用hRasfl/fl小鼠模型建立其他组织特异性的条件性基因敲入小鼠模型做好技术储备。     

重组降血压肽多肽序列的设计及表达系统构建

通过分析降血压肽结构与功能的关系,设计并合成5条降血压肽序列,通过活性测定以及体外消化试验,确定P3（六肽）为理想降血压肽,为实现该小肽在大肠杆菌中的表达,经特定酶切位点将其串联为6拷贝的融合多肽,将相应的基因序列克隆至表达载体pGEX-4T-2并转化至宿主茵Escherichia coli BL21中,双酶切、PCR以及测序结果均表明成功构建了重组质粒pGEX-4T-2-ACEIP。     

杂交-渐渗的遗传进化效应与栽培作物野生近缘种多样性保护

野生近缘种的遗传多样性是栽培作物遗传改良的重要基因资源,对其进行合理保护和可持续利用对保障全球粮食安全具有十分重要的意义.由于生境遭到严重破坏,野生近缘种的生存状况受到严峻挑战,许多野生近缘种群体在诸多因素影响下已经濒危甚至灭绝.然而,最容易被忽略的影响是栽培作物与野生近缘种的天然杂交和基因渐渗及其所带来的遗传和进化效应.作物的杂交-渐渗可以改变野生近缘种群体的遗传结构和完整性,导致已保护野生群体遗传多样性丧失.杂交-渐渗对野生近缘种遗传多样性保护能造成怎样的影响,目前仍知之甚少.如何制定合理的策略来降低栽培作物基因渐渗对野生近缘种保护带所来的负面影响非常重要,而且具有极大的挑战性.     

多细胞基因表达式编程函数优化的并行算法研究

并行算法是当前研究解决算法效率问题的成熟技术之一.为提高GEP算法解决复杂函数优化问题的效率,将并行算法引入多细胞基因表达式编程函数优化问题,解决传统计算形式不能充分发挥多核处理器性能的问题.通过分析多细胞基因表达式编程并行算法的机理和MPI和OpenMP混合并行模型,设计与实现多细胞基因表达式编程函数优化的并行算法（Parallel Multicellula rGene Expression Programmingalgorithmfor Function Optimization）PGMFO.实验结果表明针对复杂的函数优化问题,在不影响精度和收敛性的情况下,PGMFO 算法比原有的算法效率高出10%-20%.     

鱼类Cathelicidin抗菌肽的研究进展

抗菌肽作为非特异性免疫因子,在机体抵抗病原感染中发挥重要的作用.Cathelicidin是目前发现的一个最大抗菌肽家族,具有多重生物学功能.鱼类Cathelicidin的研究虽比较滞后,但国内外学者已取得了一些研究成果.综述了前人鱼类Cathelicidin的研究成果,如基因结构、蛋白酶酶切作用、体内表达状况和生物学活性,以期为后续研究提供一定的研究基础和研究思路     

PIK3CA基因突变及PTEN表达与西妥昔单抗疗效的关系

 对西妥昔单抗治疗的KRAS野生型结直肠癌患者进行疗效评估及随访,收集每例患者的癌组织标本及临床病理资料,检测每例患者BRAF、PIK3CA基因的突变情况,采用免疫组织化学染色检测PTEN在癌及癌旁组织中的表达情况.结果显示,KRAS、BRAF及PIK3CA基因均为野生型的患者对单抗治疗的反应率为62.5%(CR+PR),而存在BRAF及PIK3CA突变患者的反应率分别为0,28.6%,证实BRAF及PIK3CA的突变可显著影响西妥昔单抗(C225)的疗效.PTEN主要表达在细胞核内,在癌组织中表达降低或缺失,在正常组织中表达正常,并且PTEN的表达与C225的疗效密切相关,PTEN表达阳性及阴性患者的反应率(CR+PR)分别为42.9%,36.4%(P＜0.05).BRAF、PIK3CA的突变和PTEN的表达缺失可以显著影响C225的疗效.