基于弹性网络的大鼠肝再生关键基因选择

针对大鼠肝再生基因表达谱芯片数据挖掘问题,通过把肝再生过程划分为8个不同时间的子过程,将其转化为二分类问题,进而利用弹性网络对每1个子过程分别进行分类和相关基因选择.此外,以细胞增殖为主线,分析了所选择基因间的通路关系,验证了所选基因的生物合理性.     

筛选hALR的相互作用蛋白基因(英)

为筛选与人肝再生增强因子(hALR)相互作用蛋白的基因,探讨肝再生增强因子在肝再生过程中的分子生物学机制,将人肝再生增强因子基因的开放读码框片断,重组入载体pGBKT7构建成“诱饵”质粒pGBKT7-hALR,然后用酵母双杂交系统从预转化酵母菌Y187的成人肝细胞cDNA文库中筛选与人肝再生增强因子相互作用蛋白的基因.筛出的阳性克隆基因序列被测出后,经GenBank查询,结果发现它们分别是血清白蛋白、金属硫蛋白、硒蛋白类似物、Na+/K+ ATPase和一个未知功能的蛋白的部分序列.这初步克隆了与hALR相互作用的蛋白基因,为进一步探讨ALR在肝再生过程中的作用机制奠定了基础.     

软骨细胞发生和分化基因与大鼠肝再生的相关性

肝脏由多种细胞构成,肝再生与细胞分化密切相关,细胞分化受基因转录水平调控.为在基因转录水平了解软骨细胞的发生和分化相关基因在大鼠肝再生中作用,通过搜集网站资料和查阅相关论文等方法获得参与软骨细胞发生和分化的基因,用Rat Genome 230 2.0芯片检测它们在大鼠肝再生(liver regeneration,LR)中表达情况,用比较真、假手术中基因表达差异确定肝再生相关基因.初步证实上述基因中23个基因与肝再生相关.肝再生启动(PH后0.5～4 h)、G0/G1过渡(PH后4～6 h)、细胞增殖(PH后6～66 h)、细胞分化和组织结构功能重建(PH后72～168 h)等四个阶段起始表达的基因数为15、4、8和0;基因的总表达次数为15、10、22和17.表明相关基因主要在肝再生启动阶段起始表达,在不同阶段发挥作用.它们共表达上调100次、下调77次,分为17种表达方式,表明肝再生中软骨细胞发生和分化相关基因活动多样和复杂.根据本文研究结果推测,上述基因不仅调节软骨细胞发生和分化,而且参与肝再生的生理生化活动.     

AA818342等6个新基因参与大鼠再生肝8种细胞的PLC信号转导

为了解AA818342、BM389035、BF289002、BF403759、AI170687、AI715484等6个新基因在PLC信号通路中的作用及与大鼠肝再生的相关性,分离大鼠再生肝8种细胞,检测它们的基因表达变化,分析新基因与已知基因的序列同源性、共表达关系及参与的生理活动.结果表明,AA818342与col8a1同源,在30 h和72 h再生肝的卵圆细胞中表达下调,在各期再生肝的库普弗细胞中表达上调.BM389035与itga1同源,在168 h再生肝的树突状细胞中表达下调.BF289002与gnai1同源,在12 h和168 h再生肝的卵圆细胞表达上调.BF403759与cacna1d同源,在2 h再生肝的星形细胞表达上调.AI170687与mef2c同源,在36 h再生肝的树突状细胞中表达下调.AI715484与prkce同源,在2 h再生肝的星形细胞中表达上调.上述基因转录谱预示,AA818342等6个新基因属于PLC信号通路成分,参与大鼠再生肝8种细胞的PLC信号转导.     

筛选hALR的相互作用蛋白基因

为筛选与人肝再生增强因子(hALR)相互作用蛋白的基因，探讨肝再生增强因子在肝再生过程中的分子生物学机制，将人肝再生增强因子基因的开放读码框片断，重组入载体pGBKT7构建成“诱饵”质粒pGBKT7—hALR，然后用酵母双杂交系统从预转化酵母菌Y187的成人肝细胞cDNA文库中筛选与人肝再生增强因子相互作用蛋白的基因。筛出的阳性克隆基因序列被测出后，经GenBank查询，结果发现它们分别是血清白蛋白、金属硫蛋白、硒蛋白类似物、Na^ ／K^ ATPase和一个未知功能的蛋白的部分序列。这初步克隆了与hALR相互作用的蛋白基因，为进一步探讨ALR在肝再生过程中的作用机制奠定了基础。     

AW915115参与大鼠再生肝星形细胞的Notch信号转导

为了解新基因AW915115在Notch信号通路中的作用及与大鼠肝再生的相关性,用Percoll密度梯度离心结合免疫磁珠分选方法分离大鼠再生肝的8种细胞,用Rat Genome 230 2.0芯片等检测上述细胞的Notch信号通路基因在大鼠肝再生中的表达变化,用BLAST、Microsoft Excel等软件分别分析新基因与已知基因的序列同源性和共表达关系,用生物信息学和系统生物学等方法分析上述基因参与的生理活动.结果表明,AW915115与活化Notch受体的N-乙酰葡糖基转移酶基因lfng同源,并且在2 h和12 h再生肝星形细胞中表达下调.根据上述基因的同源性和共表达关系推测,新基因AW915115参与大鼠再生肝星形细胞的Notch信号转导.     

大鼠再生肝8种肝脏细胞的生物氧化相关基因转录谱预示的生理活动

为了解大鼠肝再生中8种肝脏细胞的生物氧化相关基因转录谱及其预示的生理活动,用Percoll密度梯度离心结合免疫磁珠分选方法分离大鼠再生肝的肝细胞、胆管上皮细胞、卵圆细胞、星形细胞、窦内皮细胞、库普弗细胞、陷窝细胞和树突状细胞等8种细胞,用Rat Genome2302.0芯片等检测生物氧化相关基因在上述细胞中表达变化,用H-Cluster等软件及生物信息学和系统学生物等方法分析它们的表达模式及预示的生理活动.结果表明:38个生物氧化相关基因在大鼠肝再生中发生了有意义表达变化,相应细胞的基因数为6,32,0,2,3,1,3,2个.肝再生启动阶段和进展阶段的NAD+合成增强,从NADH到O2的电子传递及ATP合成增强.终止阶段的FADH2分解减弱,从FADH2到O2的电子传递减弱.结论:大鼠肝再生与生物氧化密切相关.     

大鼠再生肝8种细胞的脂肪代谢基因转录谱预示的生化活动

为了解大鼠再生肝8种细胞的脂肪代谢基因转录谱及预示的生化活动,按张丽君[1]等方法分离大鼠再生肝的8种细胞,检测它们的脂肪代谢基因表达变化,分析其表达相关性及预示的代谢活动.结果表明,29个脂肪代谢相关基因在大鼠肝再生中发生了有意义的表达变化,8种细胞的相应基因个数为18、14、7、9、8、10、14、17.上调、下调和上/下调的基因个数为13、6和10,相应细胞的基因个数为10、8和0,12、2和0,5、2和0,5、3和1,5、2和1,8、2和0,8、6和0,10、7和0.8种肝脏细胞的脂肪分解相关基因表达增强.肝细胞、胆管上皮细胞、星形细胞、库普弗细胞、陷窝细胞、树突状细胞等6种细胞的脂肪合成相关基因表达增强.预示大鼠肝再生中脂肪代谢活动增强,与大鼠肝再生密切相关.     

大鼠再生肝8种细胞的嘧啶核苷酸代谢相关基因转录谱预示的生理活动

为了解大鼠肝再生中8种肝脏细胞的嘧啶核苷酸代谢相关基因转录谱及其预示的代谢活动,分离大鼠再生肝的8种细胞,检测它们的嘧啶核苷酸代谢相关基因表达变化,分析其表达模式及预示的生理活动.结果表明,50个嘧啶核苷酸代谢相关基因在大鼠肝再生中发生了有意义表达变化,8种细胞的相应基因数为25、33、16、24、15、15、21和18.肝细胞、胆管上皮细胞、窦内皮细胞的通过嘧啶核苷酸前体合成嘧啶核苷酸活动增强,除树突状细胞外其他7种细胞的嘧啶核苷酸分解代谢减弱.结论:大鼠肝再生与嘧啶核苷酸代谢密切相关.     

大鼠肝再生中细胞周期相关基因表达谱与肝脏细胞增殖活动关系分析

肝再生中细胞增殖必不可少。为在基因转录水平了解大鼠肝再生中细胞周期相关基因的表达动态和作用,文中用查阅网站资料和相关论文等方法获得上述基因,用Rat Genome 2302.0芯片检测它们在大鼠再生肝中表达情况,用比较真、假手术中基因的有意义表达异同确定肝再生相关基因。初步证实上述基因中290个基因与肝再生相关。其中,肝再生的肝细胞激活期（0.5—4h）,G0／G1过渡期（4—6h）,肝细胞的第一个细胞周期G1期（6—12h）,S期（12—24h）,G2期（24—30h）和M期（30—36h）,肝细胞的第二个细胞周期（36—66h）,细胞分化和组织结构功能重建期（72—168h）等8个时期起始表达的基因数为148,32,30,92,16,16,14和2;基因总表达次数为307,155,224,484,235,239,824和467,根据基因表达变化推测,肝再生中有38％的细胞周期相关基因的表达谱发生了变化。     

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.     

大鼠再生肝8种细胞的基因转录谱预示BE115434和X76129参与凝血反应

为了解新基因BE115434和X76129与大鼠再生肝的凝血反应相关性,按张丽君[1]等方法分离大鼠再生肝8种细胞、检测它们的基因表达变化,分析新基因的序列同源性、共表达关系及参与的生理活动.结果表明,X76129与纤溶酶原激活酶基因plaur同源和共表达,BE115434与纤维蛋白活化因子抑制蛋白serpind1同源和共表达.它们的表达变化预示X76129和BE115434参与大鼠再生肝的凝血反应.     

大鼠再生肝8种细胞的葡萄糖代谢基因转录谱预示的代谢活动

为了解大鼠肝再生中8种肝脏细胞的葡萄糖代谢基因转录谱及其预示的葡萄糖代谢活动,用percoll密度梯度离心结合免疫磁珠分选方法分离大鼠再生肝的8种细胞,用RatGenome2302.0芯片等检测上述细胞的葡萄糖代谢基因在大鼠肝再生中的表达变化,用H-Cluster软件分析基因表达模式,用生物信息学和系统生物学等方法分析基因表达变化预示的生理活动.结果表明,48个葡萄糖代谢基因在大鼠肝再生中发生了有意义的表达变化,其中上调、下调和上/下调的基因数分别为20、14、14,上述细胞的相应基因数为14、8和0,11、6和0,6、4和0,7、11和0,11、6和2,6、5和1,12、5和0,9、9和1,呈现21种表达相关性.上述葡萄糖代谢基因转录谱预示,肝细胞和库普弗细胞的3-磷酸甘油醛合成增多,肝细胞和胆管上皮细胞的烯醇式丙酮酸合成增多,肝星形细胞、窦内皮细胞、库普弗细胞、陷窝细胞和树突状细胞的通过三羧酸循环产生ATP活动增强.结论:大鼠肝再生与葡萄糖代谢密切相关.     

大鼠肝再生中肝细胞基因表达与DNA裸露的相关性研究

为了解大鼠肝再生中肝细胞的基因表达与DNA裸露的相关性,分离大鼠肝细胞,提取裸露DNA,用SOLEXA方法对DNA测序,用BWA软件拼装测序片段,用IPA软件分析拼装的基因种类和作用,用Rat Genome230 2.0芯片检测基因的转录情况.研究表明,大鼠肝再生的12h(PH后12h),肝细胞的裸露DNA涉及16 912个基因,1 701个基因发生了有意义裸露量变化.其中,25个基因的裸露量上调,1 676个基因的裸露量下调.与Rat Genome 230 2.0芯片的检测的基因转录比对表明,肝细胞的AKR7A3,BMYC,CDC25B等26个基因的裸露量和表达量均下调,表明大鼠肝再生12h时,这些基因的表达可能受染色体结构调控.     

大鼠再生肝8种细胞的脂肪酸代谢基因转录谱预示的生化活动

为了解大鼠再生肝8种细胞的脂肪酸代谢基因转录谱及预示的生化活动,按张丽君[1]等方法分离大鼠再生肝8种细胞,检测它们的脂肪酸代谢基因表达变化,分析其表达相关性及预示的生理活动.结果表明,44个脂肪酸代谢基因在大鼠肝再生中发生了有意义表达变化,8种细胞的相应基因数为22、18、11、21、19、13、27、18,上调、下调和上/下调的基因个数为11、14和19,相应细胞的基因个数为6、15和1,7、8和3,3、8和0,16、3和2,12、7和0,8、5和0,6、21和0,9、5和4.肝细胞、胆管上皮细胞、星形细胞、库普弗细胞、陷窝细胞、树突状细胞等6种细胞的脂肪酸合成相关基因表达增强,肝细胞、星形细胞、窦内皮细胞、库普弗细胞、陷窝细胞、树突状细胞等6种细胞的脂肪酸分解相关基因表达增强.上述结果预示大鼠肝再生中脂肪酸代谢活动增强,与大鼠肝再生密切相关.     

一部颇有学术造诣的力作——《大鼠肝再生的功能基因组学研究》书评

2009年底,中国高等教育出版社出版的《大鼠肝再生的功能基因组学研究》专著,分上、中、下3册,总计530多万字,汇总了大鼠再生肝及包括肝细胞、胆管上皮细胞、卵圆细胞、星形细胞、窦内皮细胞、库普弗细胞、陷窝细胞、树突状细胞等8种细胞在内的肝再生基因组学研究结果,证实8 124个基因与大鼠肝再生相关.本书资料系统、翔实、丰富,有助于了解(肝)再生的复杂性,也有助于经济、高效、有针对性地开展相关研究,是从事再生生物学和再生医学等研究不可多得的工具书和参考书.     

NF-κB信号通路在大鼠肝再生中调节肝细胞增殖的机理研究

为了解大鼠肝再生中肝细胞NF-κB信号通路对肝细胞增殖的调节作用,用Rat Genome 230 2.0芯片检测大鼠肝再生中NF-κB信号通路相关基因表达变化发现,芯片含138个NF-κB信号通路基因,其中46个基因与大鼠肝再生相关.用Ingenuity Pathway Analysis 9.0(IPA)软件解析上述基因表达变化预示的该信号通路调节肝细胞增殖作用发现,该通路的白细胞介素-1(IL-1)途径在大鼠肝再生起始阶段促进肝细胞增殖,生长因子(GF)途径在进展阶段促进肝细胞增殖,肿瘤坏死因子-α(TNF-α)途径在起始阶段促进肝细胞增殖,终止阶段抑制肝细胞增殖.     

大鼠再生肝8种细胞的嘌呤核苷酸代谢基因转录谱预示的代谢活动

为了解大鼠肝再生中肝细胞、胆管上皮细胞、卵圆细胞、星形细胞、窦内皮细胞、库普弗细胞、陷窝细胞、树突状细胞等8种肝脏细胞的嘌呤核苷酸代谢基因转录谱及预示的代谢活动,按张丽君[1]等方法分离大鼠部分肝切除后10个恢复时间点大鼠再生肝的上述8种细胞,用RatGenome2302.0芯片等检测嘌呤核苷酸代谢基因在上述细胞中表达变化,用Excel等软件及生物信息学和系统生物学等方法分析它们的表达模式、预示的生理活动等.结果表明,85个嘌呤核苷酸代谢基因在大鼠肝再生中发生了有意义表达变化,8种细胞的相应基因数为40,43,30,42,22,26,36和48.上调、下调、上/下调的基因个数为49、11、31,相应细胞的基因数为27、20和1,31、4和1,15、7和3,12、10和0,23、15和3,19、7和2,39、3和1,33、6和0.其中,催化DNA合成的DNA聚合酶基因和催化RNA合成的RNA聚合酶基因在肝再生的多个时间点和多种细胞中表达增强,胆管上皮细胞和星形细胞的腺苷酸合成相关基因表达增强.肝细胞、卵圆细胞和星形细胞的核苷酸分解相关基因、肝细胞、星形细胞和树突状细胞的嘌呤核苷分解相关基因表达减弱.预示大鼠肝再生与嘌呤核苷酸代谢密切相关.     

血管内皮生长因子(VEGF)与肝再生

血管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)能特异地直接作用于血管内皮细胞,刺激血管内皮细胞的分裂、增殖并诱导血管的形成.它通过与血管内皮细胞的受体结合发挥作用.肝受到各种损伤包括部分肝切除后,肝再生就得以启动.在肝再生过程中,VEGF对内皮细胞的生长增殖起有效促进作用,并且能诱导组织胶原酶、血纤维蛋白酶原的激活,增加血管的通透性,这对血管再生起着极其重要的作用.而血管再生是肝再生的一个重要组成部分,它不仅能给肝细胞提供血液支持,而且能促进肝脏结构的重构.因此VEGF在肝再生过程中具有重要的作用.     

大鼠再生肝8种细胞的一碳代谢相关基因转录谱研究

为了解大鼠肝再生中8种肝脏细胞的一碳代谢相关基因转录谱及其预示的代谢活动,分离大鼠再生肝的8种细胞,检测它们的一碳代谢相关基因表达变化,分析其表达模式及预示的生理活动.结果表明,肝星形细胞的甲硫氨酸转化为S-腺苷甲硫氨酸活动在肝再生启动阶段增强.胆管上皮细胞的S-腺苷甲硫氨酸转化为S-腺苷高半胱氨酸、N5-甲基四氢叶酸将甲基转移给甲硫氨酸活动在进展阶段增强.肝细胞、陷窝细胞、树突状细胞的聚谷氨酸水解、四氢叶酸与N5-甲酰基四氢叶酸相互转化在肝再生3个阶段增强.结论:大鼠肝再生与一碳代谢相关.