树突细胞免疫应答结核分枝杆菌基因调控网络的构建与分析

目的 探讨结核分枝杆菌感染树突细胞(dendritic cells,DCs)后宿主DCs基因表达谱的变化,并构建免疫应答基因调控网络,筛选出特征基因模块.方法 通过NCBI GEO datasets数据库,收集结核分枝杆菌感染DCs的芯片表达谱数据,运用R语言分析筛选出差异表达的基因,并对差异表达特征进行统计学分析;基...     

基于GEO数据库和转录因子调控网络的结核病药物作用靶点筛选及其作用机制

目的 基于GEO数据库和转录因子调控网络筛选抗结核病药物及药物作用靶点。方法 通过NCBI的GEO数据库,筛选结核病患者和健康者之间差异表达的基因;通过AnimalTFDB 3.0数据库预测差异表达基因中的转录因子,并构建转录因子调控网络;通过调控网络中的关键基因筛选相关miRNA,并筛选关键节点,初步阐明结核病致病的分子机制。结果 通过GEO数据库检索,筛选出的差异表达基因为784个;通过AnimalTFDB 3.0数据库筛选出23个转录因子和对应的790个靶基因,构建了转录因子-靶基因的调控网络;通过TargetScanHuman 7.2查询到关键节点对应的miRNA,构建“转录因子-靶基因-miRNA”调控网络,筛选出4个结核病药物靶点(EP300,CREBBP,ELAVL1,HSP90AA1),阐明了其与转录因子和miRNA之间的调控机制。结论 通过构建结核“转录因子-靶基因-miRNA”网络,筛选出结核病新的潜在药物作用靶点——EP300、CREBBP、ELAVL1、HSP90AA1;同时发现,EP300、CREBBP、HSP90AA1通过激活转录因子STAT2,导致机体内炎...     

肾透明细胞癌关键枢纽基因的筛选及生物信息学分析

目的:旨在通过生物信息学方法筛选与肾透明细胞癌(ccRCC)发生、发展相关的关键枢纽基因.方法:从公共基因数据库下载ccRCC基因芯片数据集(GSE66270)并筛选ccRCC组织与正常癌旁组织样本间的差异表达基因.R软件的clusterProfiler程序包用于差异表达基因的基因本体(GO)功能注释、京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析.使用STRING数据库、Cytoscape软件构建蛋白互作网络(PPI)并筛选关键枢纽基因.通过GEPIA数据库对关键枢纽基因进行验证和预后分析.结果:共筛选出280个差异表达基因.GO分析结果显示差异表达基因在离子的稳态、跨膜转运和离子跨膜转运蛋白活性中显著富集.KEGG富集分析结果显示,差异表达基因主要参与PPAR信号通路、补体和凝血级联反应以及胆固醇代谢等相关肿瘤信号通路.从差异表达基因中筛选出7个关键枢纽基因,包括3个上调基因C3、CXCR4、CXCL9和4个下调基因EGF、ALB、KNG1、CASR.生存分析结果显示,关键枢纽基因C3和CASR与ccRCC患者的预后不良相关.结论:通过生物信息学方法筛选了与ccRCC发生、发展相关的差异表达基因,筛选出的关键枢纽基因可为后续找到用于ccRCC临床诊断与治疗的靶点提供了理论依据.     

基于改进贝叶斯方法的基因调控网络构建

为了研究基因之间的复杂调控关系,使用贝叶斯网络模型来构建基因调控网络,针对以往单一贝叶斯网络模型结构学习算法精度低的问题,提出一种结合信息论构建初始网络并在该网络上进行评分搜索的基因调控网络学习方法,使用最大信息系数筛选有较高关联性的节点构建初始网络以提高解的质量,在评分搜索中使用禁忌搜索和BDe评分训练生成最终网络。之后在一组单细胞的蛋白质因果表达网络数据和大肠杆菌表达网络数据上进行构建基因调控网络实验,并在不同数据量,不同性能指标上与其他网络构建算法进行对比。实验结果表明,构建方法在不同规模的数据集上的有效性和准确率优于用于对比的其他算法。     

LINC00092介导谷氨酸的兴奋性毒性在肝性脑病中的作用机制

目的:探索LINC00092在肝性脑病(HE)的发生发展中的作用机制.方法:从基因表达数据库(GEO)下载芯片GSE57193的数据,并使用R-limma包筛选出HE组和健康对照组中的差异表达基因,接着利用R-clusterProfiler包对差异表达基因进行京都基因和基因组百科全书(KEGG)分析.从miRcode数据库预测差异表达长链非编码RNA (LncRNA)靶向的miRNA,然后使用Targetscan、miRdb和miRTarBase预测miRNA靶向的mRNA,与差异表达mRNA取交集得到目标mRNA,Cytoscape用于构建lncRNA-miRNA-mRNA ceRNA网络.通过RNA结合蛋白数据库预测LINC00092的结合蛋白,根据表达的相关性和RNA结合蛋白,提出LINC00092在肝性脑病中的机制假说.结果:从正常脑组织中筛选出HE的9个特异的LncRNA和728个特异的mRNA,其中LINC00092相对健康对照组在HE中特异性高表达.差异表达基因的KEGG富集分析显示它们主要集中在脂肪酸降解、过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)信号通路、矿物质的吸收、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的降解、β-丙氨酸新陈代谢、脂肪酸代谢通路上.结合ceRNA网络和LINC00092的结合蛋白,LINC00092在HE中可能存在3个调控路径:(1)LINC00092/hsa-miR206/GJA1轴介导谷氨酸的神经兴奋性毒性损伤;(2)LINC00092/hsa-miR184/LRRC8A轴介导星形胶质细胞的溶胀激活和ATP诱导的兴奋性氨基酸释放;(3)LINC00092-A2BP1轴介导的谷氨酸再摄取.结论:LINC00092在HE中特异性高表达,一方面通过半通道和体积调节阴离子通道介导谷氨酸的释放,同时使细胞内线粒体Ca~(2+)超载而造成神经元功能障碍和细胞死亡,另一方面LINC00092-A2BP1轴介导的谷氨酸-谷氨酰胺循环障碍,导致谷氨酸的细胞外蓄积,两方面共同导致神经元的兴奋性毒性.     

女贞子-黄芪治疗转移性去势抵抗性前列腺癌的网络药理学机制

本研究利用数据挖掘和网络药理学探讨女贞子(Ligustrum lucidum)-黄芪(Astragalus membranaceus)治疗转移性去势抵抗性前列腺癌(Metastatic Castration-Resistant Prostate Cancer,mCRPC)的作用机制。利用中药系统药理学(Traditional Chinese Medicine Systems Pharmacology,TCMSP) 数据库与分析平台检索女贞子-黄芪的有效成分和作用靶点;利用R语言对芯片数据集GSE77930进行分析,筛选差异表达的基因;利用Cytoscape 3.8.0软件构建有效成分-靶点网络及蛋白互作网络;利用R语言对核心靶点进行GO富集分析和KEGG分析;采用Cytoscape 3.8.0软件构建女贞子-黄芪活性成分-靶点通路关系网络。结果表明女贞子-黄芪的关键活性成分共33个,包括槲皮素(Quercetin)、山奈酚(Kaempferol)、木犀草素(Luteolin)、异鼠李素(Isorhamnetin)、芒柄花黄素(Formononetin)等;核心作用靶点18个,其中AR、VCAM1、PCNA、NTRK1、TP53、EGFR和FBXO6等靶点可能是女贞子-黄芪治疗mCRPC的重要靶点。KEGG分析发现,女贞子-黄芪主要通过乙型肝炎(Hepatitis B)、前列腺癌(Prostate Cancer,PCa)、细胞周期(Cell cycle)、Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF)信号通路(VEGF signaling pathway)和细胞衰老(Cellular senescence)等通路发挥抗mCRPC的作用。本研究结果可为mCRPC的临床治疗提供参考。     

乳腺癌-冠心病共享生物标志物筛选

运用生物信息学方法筛选乳腺癌-冠心病标志物,为乳腺癌诱发的冠心病治疗提供潜在的作用靶点.从基因表达数据库(gene expression omnibus,GEO)中下载乳腺癌和冠心病相关表达谱芯片数据,使用GEO2R筛选差异表达基因,依据Venn图交集获取差异共表达基因,通过DAVID网站进行基因功能注释(gene ontology,GO)及京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)生物功能富集分析,STRING网站和Cytoscape 3.7.2软件进行蛋白互作分析.GE-PIA和Kaplan-Meier Plotter进行对乳腺癌患者hub基因mRNA表达水平和预后分析.结果表明:2个数据集筛选得到差异表达基因286个,基于在乳腺癌中mRNA显著性表达水平筛选出45个基因.GO功能富集分析发现差异表达基因主要在泛素蛋白转移酶活性、糖蛋白结合、泛素蛋白连接酶结合等生物学过程发挥作用.KEGG分析显示差异基因主要参与缝隙连接、肾素分泌、5-羟色胺能突触、谷氨酸能突触、血管平滑肌收缩、血小板活化、癌细胞蛋白多糖等多条信号通路.基因mRNA表达水平和预后分析显示NLN、POSTN、MAPT、MYO6、MAP1B、FBXO31、KIT、PIK3R1等8个与冠心病相关的hub基因参与乳腺癌的发生、发展过程.NLN、POSTN、MAPT、MYO6、MAP1B、FBXO31、KIT、PIK3R1可作为检测乳腺癌诱导冠心病的潜在标志物.     

中华按蚊雌雄蚊转录组比较分析

【目的】对中华按蚊(Anopheles sinensis)雌、雄蚊的转录组测序数据进行差异表达分析,获得两者间差异表达基因,对它们进行功能富集分析,挖据这些基因的功能表现和参与的通路。【方法】基于已知中华按蚊雌、雄蚊转录组数据进行了RNA-Seq数据相关性检查,利用R语言DESeq包比较雌蚊和雄蚊中基因的差异表达情况,并用GOseq和KOBAS对筛选出来的差异表达基因进行GO和KEGG富集分析。【结果】Pearson相关系数的平方(R2)大于0.92,说明样本在3个生物学重复间具有高度相关性,可用于进一步分析;中华按蚊雌、雄蚊差异表达基因共3 298个,其中1 589个基因在雌蚊中表达上调,1 709个基因在雌蚊中表达下调;差异表达基因明显富集在酰胺生物合成、有机酸代谢、肽代谢过程等功能类别上,参与核糖体在真核生物中的生物发生、RNA转运等KEGG通路。【结论】上述结果对深入研究不同性别的中华按蚊基因表达及差异具有潜在价值。     

大肠杆菌在葡萄糖和甘油碳源培养条件下的基因表达谱分析

【目的】探讨葡萄糖和甘油碳源对大肠杆菌(Escherichia coli)基因表达谱的影响。【方法】通过基因表达数据库GEO下载基因芯片数据集GSE2037和高通量测序数据集GSE156143,分别对两个数据集中的葡萄糖和甘油碳源样本进行差异表达基因筛选,对筛选到的差异表达基因进行并集后,进行GO功能富集分析、KEGG通路富集分析以及蛋白质相互作用网络构建。【结果】筛选出701个差异表达基因,差异表达基因主要富集于小分子分解代谢过程、碳水化合物运输、趋化性等生物学过程,细胞器、细菌型鞭毛、甲基接受趋化蛋白复合物等细胞组分,离子跨膜转运蛋白活性、碳水化合物结合、肌动活动等分子功能以及不同环境中的微生物代谢和ABC转运体相关通路。此外,筛选出的14个核心基因在鞭毛合成和趋化中发挥作用。【结论】大肠杆菌在葡萄糖和甘油碳源培养条件下具有不同的基因表达模式,所确定的14种与趋化和鞭毛合成有关的基因有助于进一步揭示大肠杆菌在应对不同营养环境变化时采取的分子调控机制。     

基于单细胞RNA测序数据的基因调控网络推断算法综述

通过基因表达的变化可以推断基因调控网络.单细胞RNA测序（scRNA-seq）为推断细胞周期或分化等时间依赖性生物过程的基因调控网络提供了新的可能性,基于scRNA-seq数据的基因调控网络推断算法成为一个相对活跃的研究方向.本文首先对26种基因调控网络推断算法进行介绍,包括3种针对批量RNA测序数据的推断算法和23种针对scRNA-seq数据的推断算法（基于布尔网络的算法2种、基于微分方程的算法3种、基于伪时序基因相关性集成策略的算法5种、基于共表达基因的算法4种、基于细胞特异性的算法3种、基于深度学习的算法6种）,详细描述了每类算法的方法原理和算法优缺点,对算法进行综合比较;然后分析了推断算法比较研究的相关成果,并使用scRNA-seq数据简单评估了26种算法的性能;最后探讨当前基因调控网络推断算法面临的机遇与挑战.     

基于转座子策略提高链霉菌中landomycin E产量的研究

【目的】对影响放线菌链霉菌Streptomyces globisporus产landomycin E(laE)的代谢网络进行研究,以提高次生代谢物的产量。【方法】通过构建含强启动子和抗性标记的转座子Tn7为基础的转座子,整合至S.globisporus的染色体产生突变库,筛选高产量的突变株并对其代谢网络进行研究分析。【结果】利用构建好的Tn7-转座子连续转化链霉菌S.globisporus,经过数轮的突变和筛选,得到6株产量有较大改变的突变株,对整合位点的亚克隆和测序结果表明,该位点整合导致编码类似细菌的某些调节因子如TetR和GntR家族的蛋白的基因失活。【结论】所构建的经过修饰的微型Tn7-转座子不仅带有抗性标记且有启动子,可插入链霉菌染色体产生突变,进而提高次生代谢物laE的产量,同时也证明,转座子基载体可应用于非模式菌链霉菌。     

pEGFP-C1-MCH真核表达载体的构建及其在HEK293 细胞系中的表达

目的:构建pEGFP-C1-MCH真核表达载体,并将其转染入HEK293细胞中,筛选阳性细胞克隆,为研究MCH基因在能量代谢中的功能及机制提供细胞模型.方法:提取脑组织总RNA,反转录为cDNA,参照Genbank中提供的序列设计引物扩增MCH基因全长.再将该基因全长cDNA克隆至质粒pEGFP-C1,经菌落PCR筛选及双酶切和DNA测序鉴定,成功构建了含有目的基因MCH的重组质粒pEGFP-C1-MCH.并利用脂质体2000介导其转染HEK293细胞,用荧光显微镜和RT-PCR检测EGFP和MCH在细胞中的表达.结果:克隆的pEGFP-C1-MCH质粒序列中的MCH与Gen Bank相符;细胞转染72 h后,转染成功的细胞在荧光显微镜下表达较强的绿色荧光,MCH基因稳定表达.结论:pEGFP-C1-MCH真核表达载体的构建及其在HEK293细胞中的稳定表达,为研究MCH基因在能量代谢中的功能及作用机制提供了实验模型.     

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...     

Fractalkine基因真核表达质粒的构建及其在小鼠肝癌细胞中的表达

为克隆小鼠趋化因子Fractalkine(．FK)基因，构建真核表达质粒，并在小鼠肝癌细胞中表达，用以进行肿瘤的基因治疗，用RT-PCR法，从小鼠乳腺癌细胞D2F2扩增FK的cDNA，插入pCR2．1 TOPO载体，测序证实后，将其亚克隆至质粒pIRES中构建FK真核表达载体；用脂质体将重组质粒转染小鼠肝癌MM45 T．Li细胞，经G418筛选获得抗性细胞克隆，用RT-PCR和免疫化学方法鉴定转染细胞中FK基因的表达．结果表明：经限制性内切酶酶切图谱分析和DNA序列测定证实目的基因已插入重组质粒，RT-PCR和免疫化学方法证明转基因MM45T．Li细胞克隆中存在小鼠FK基因的表达。     

AP 数据源融合算法构建基因调控网络

针对单一数据集构建基因调控网络算法数据量不足及构建网络结果不精确的问题, 提出一种基于能力与信任(AP)的数据源融合算法. 该算法将基因表达数据、 蛋白质相互作用数据和基序数据集, 分别通过控制与被控制双向数据流传输来分析和构建基因调控网络, 并与ReMoDiscovery,CLR和C3Net三种已开发模型在酵母全基因组网络构建结果的AUC值进行对比. 对比结果表明, 该算法在构建基因调控网络算法方面执行效率更高、 收敛性更强.     

Construction and characterization of a bacterial artificial chromosome library of rice 5460F

Thermo-sensitive genie male sterile (TGMS) rice has a number of desirable characteristics for hybrid rice production. Many studies have demonstrated that the sterility of TGMS rice is controlled by a single recessive gene. It has been mapped for the first time on chromosome 8 and namedtms 1. Several AFLP markers which tightly linked to thetms 1 gene have been identified recently. In order to develop a detailed physical map of thetms1 gene-encompassing region and finally clone thetms1 gene, a bacterial artificial chromosome (BAC) library of rice 5460F (the fertile mutant line of TGMS rice 5460S) using a modified vector pECBAC1 has been constructed. The constructed 5460F BAC library consists of 16 896 clones with an average insert size of 119 kb, which represents about 4.7 times rice haploid genome equivalents. Neither chloroplast nor mitochondrial DNA was detected from the library. The library was screened with three single copy sequence amplified fragment length polymorphism (AFLP) markers which tightly linked totms1 gene as probes and eight positive clones were identified.     

基于高通量测序技术的松材线虫研究进展

松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)是松树萎蔫病的病原,严重威胁欧亚等国的松林资源和生态安全。自2011年松材线虫基因组首次公布以来,高通量测序技术成为该病害的重要研究手段之一。笔者从松材线虫的功能基因、非编码RNA、转录表达差异和基因组学等方面综述其致病机理,认为随着高通量测序技术的快速发展,在转录组相关研究方面,可尝试开展空间转录组、单细胞测序等新技术,在染色体基因组的支持下寻找松材线虫中具有潜在调控功能的长链非编码RNA、融合基因和环状RNA等罕见核酸分子,挖掘可能存在的甲基化、RNA编辑、结构变异等未知现象;在基因组学研究方面,可以开展基因家族扩增、大样本全基因组关联分析和数量性状定位等研究,以挖掘与松材线虫致病力和繁殖力等重要性状紧密关联的基因或位点,阐明松材线虫不同种群在进化过程中发生的适应性变化。     

禽类多瘤病毒APV-1的cDNA病毒突变体构建

为进一步研究禽类多瘤病毒晚期基因多顺反子翻译调控的分子机制,设计和构建了与野生型病毒APV-1相同的在AUG位点有agno-1a突变区和7个插入氨基酸的新型重组病毒.用碱裂解法提取了APV-1 cDNA克隆pHL1003,全长线性目的片段由Acc I部分酶切后回收,再用T4连接酶将合成的agno插入片段磷酸化后与目的片段连接得到了重组质粒,最后转化至E.coli DH10b感受态细胞中筛选阳性克隆.经PCR,PAGE和DNA测序验证获得了APV-1突变cDNA克隆.     

AP数据源融合算法构建基因调控网络

针对单一数据集构建基因调控网络算法数据量不足及构建网络结果不精确的问题, 提出一种基于能力与信任(AP)的数据源融合算法. 该算法将基因表达数据、 蛋白质相互作用数据和基序数据集, 分别通过控制与被控制双向数据流传输来分析和构建基因调控网络, 并与ReMoDiscovery,CLR和C3Net三种已开发模型在酵母全基因组网络构建结果的AUC值进行对比. 对比结果表明, 该算法在构建基因调控网络算法方面执行效率更高、 收敛性更强.