基于生物信息学和机器学习筛选溃疡性结肠炎特征基因及其靶向中药预测

为确定溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)的潜在生物标志物，并预测其靶向中药，从GEO数据库下载包含人类UC和健康对照组织(GSE179285、GSE206285和GSE87466)的数据集，合并GSE179285和GSE206285数据集，通过limma R软件包筛选出UC与健康对照组织之间的差异表达基因(DEGs)。采用LASSO回归模型和支持向量机递归特征消除算法筛选出核心生物标志物。GSE87466数据集用作验证队列，受试者工作特征曲线用于评估诊断效能。利用CIBERSORT探讨UC中的免疫浸润特性，并进一步分析潜在生物标志物与不同免疫细胞之间的相关性。最后，在HERB数据库预测核心生物标志物靶向中药。共筛选出157个DEGs,其中102个基因上调，55个基因下调。功能富集分析显示，这些DEGs主要参与IL-17信号通路、TNF信号通路、类风湿关节炎、趋化因子信号通路、体液免疫反应、中性粒细胞趋化和迁移等。LOC389023、OLFM4、AQP8和CWH43被鉴定为UC的潜在生物标志物，且其诊断价值在GSE87466验证数据集中有显著意义。CIBERSO...     

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.     

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...     

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.     

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.     

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.     

CCNB2在肾透明细胞癌中的表达意义与功能网络关系分析

分析细胞周期蛋白B2（CCNB2）在肾透明细胞癌中的表达及与临床预后的关系,建立CCNB2共表达网络并探讨其潜在的作用机制。采用GEPIA和UALCAN数据库分析CCNB2在肾透明细胞癌临床样本中的表达情况,获得CCNB2与肾透明细胞癌的病理分期及预后的关系,同时检测肾透明细胞癌及癌旁临床组织中目的mRNA的表达;通过cBioportal和String数据库分析CCNB2在肾透明细胞癌的功能作用,建立CCNB2共表达网络;DVIAD和KEGG数据库在线分析共表达网络功能及富集的信号通路。结果表明： CCNB2在肾透明细胞癌组织中高表达,并且与肾透明细胞癌的病理分期及预后呈现正相关性。从cBioportal数据库获得肾透明细胞癌患者数据,挖掘得到CCNB2表达关系密切的83个基因,建立CCNB2功能网络。进一步采用DVIAD和KEGG数据库在线分析发现富集的基因主要参与细胞周期、卵母细胞减数分裂和卵细胞成熟通路等信号通路,共表达基因功能显示为微管结合、微管运动活性和微管蛋白结合等。因此,CCNB2在肾透明细胞癌组织中显著高表达,并与患者预后、临床病理分期呈正相关,这些预示着CCNB2不仅能够作为肾透明细胞癌诊断、病理分期和预后的重要分子标志物,还是肾透明细胞癌潜在的治疗靶标。     

肝细胞癌关键基因的生物信息学分析

肝细胞癌是一种高死亡率的原发性肝癌,其有限治疗和较低的化疗敏感性,使得迫切需要寻找潜在的临床治疗靶点和预后判断的生物标志物。为此,采用生物信息学方法对肝细胞癌发生发展的关键基因进行挖掘。从基因表达数据库(GEO)中下载数据集,并筛选差异表达基因,使用在线数据库DAVID 6.8对筛选到的DEGs进行基因本体(GO)富集分析和京都基因与基因百科全书(KEGG)通路分析,使用在线数据库STRING构建蛋白质-蛋白质相互作用网络(PPI),利用Cytoscape软件筛选核心DEGs,并进行GO和KEGG富集分析,使用UALCAN和Kaplan-Meier plotter在线数据库筛选并验证关键基因的表达以及生存预后。研究结果表明,筛选出6个关键基因RAD51AP1、FANCI、SMC2、POLE2、CENPN、WDHD1,与HCC的发生发展以及生存预后显著相关,可能是HCC的潜在治疗靶点,可能为HCC的内在机制的探究提供理论依据。     

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.     

不同浓度IAA影响平菇菌丝生长的调控机制研究

采用添加不同浓度(10~(-3)、0和10~(-8 )mol/L)IAA的PDA培养基分别培养P99平菇(Pleurotus ostreatus)菌丝7 d和15 d.收集菌丝体,提取总RNA并进行转录组测序.对测序信息进行生物信息学分析,包括差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)的筛选、聚类分析、gene onotology(GO)和kyoto encyclopedia of genes and genomes(KEGG)富集分析.最后采用实时荧光定量PCR验证色氨酸代谢通路中关键基因的表达.结果显示:与对照相比,高浓度(10~(-3 )mol/L)和低浓度(10~(-8)mol/L)IAA处理后,在菌丝生长的第7 d,分别获得806个和412个DEGs;在菌丝生长后期,即第15 d,分别获得145个和26个DEGs.GO富集分析表明,两种浓度IAA处理条件下,DEGs主要富集在次生代谢、木质素代谢、几丁质代谢和氧化还原酶代谢等生物学过程中.KEGG富集分析结果表明,两种浓度IAA处理后,生长前期和后期的DEGs富集通路均包括了色氨酸代谢通路和MAPK代谢通路.实时荧光定量PCR结果显示,色氨酸代谢通路中关键基因DN3209和DN3495的表达水平和测序数据一致.以上结果表明,几丁质代谢、色氨酸代谢和MAPK信号通路可能参与了不同浓度的IAA对平菇菌丝生长的促进和抑制作用.     

HMGA1对肝细胞癌的增殖、迁移和细胞周期的作用影响

目的:探究HMGA1对肝癌细胞增殖、迁移及细胞周期的影响。方法:通过生物信息学、qRT-PCR、蛋白质印迹法分析HMGA1在正常肝组织与肝癌组织、正常肝细胞与肝癌细胞中的表达及其表达量与患者生存期的关系;通过GO和KEGG通路分析HMGA1及其相关基因在肝癌细胞生理活动中可能发挥的作用;MTT、克隆形成、Transwell实验及流式细胞术用于分析下调HMGA1对肝细胞癌的增殖、迁移、凋亡和细胞周期的影响。结果:与正常肝组织比较,肝癌组织HMGA1表达上调,且表达水平与患者生存期呈负相关;筛选得出451个正相关基因和398个负相关基因在TCGA-LIHC和GSE15765两个数据集中都具有统计学意义,KEGG和GO分析结果表明HMGA1及其相关基因参与组成细胞组分,并主要影响肿瘤细胞的分裂增殖、转录调控、氧化还原过程和代谢过程等;下调HMGA1抑制肝癌细胞的细胞活力、迁移,诱导细胞凋亡并阻滞细胞周期;敲低HMGA1使肿瘤体积缩小、重量减轻。结论:HMGA1可能作为原癌基因促进肝癌细胞的生长。     

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...     

影响口腔癌发生潜在MicroRNAs的生物信息学分析

为获得口腔癌组织和正常组织之间差异表达的miRNAs,从分子水平研究相关的miRNAs在肿瘤发生发展中的作用,从GEO数据库筛选并下载口腔癌及正常组织的基因芯片,运用GEO2R工具分析筛选口腔癌与正常组织间的差异表达miRNAs. 采用FunRich软件对将所得差异miRNAs进行GO功能注释、KEGG信号通路分析. 通过对GSE124566和GSE113956两个芯片数据进行分析,分别筛选得到109、1 079个差异表达miRNAs,分别包括41、673个上调基因和68、406个下调基因,筛选得到共同差异表达miRNAs有30个,其中上调16个,参与的生物过程主要有细胞间通讯等,细胞成分主要有细胞核等,分子功能主要有转录因子活性等;下调14个,参与的生物过程主要有信号转导等,细胞成分主要有细胞质等,分子功能主要有转录因子活性等. 通过对口腔癌芯片数据的生物信息学分析,发现30个差异表达miRNAs是口腔癌发生、发展的重要miRNAs,囊泡介导的转运,核苷酸的代谢等过程. 最后预测出了13 796个靶基因,并通过PPI互作分析筛选出了联系最紧密的10个靶基因.     

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(〖WTBX〗Escherichia coli〖WTBZ〗)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。     

缺血性脑卒中关键基因的筛选及治疗药物的预测

运用生物信息学方法初步筛选缺血性脑卒中（ischemic stroke,IS）相关的差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）和关键基因（hub genes），进而预测潜在的IS治疗药物。对正常组和双侧颈内动脉闭塞（bilateral internal carotid artery occlusion,BICAO）组的大鼠皮层进行转录组测序（RNA-sequencing,RNA-Seq），对筛选得到的DEGs进行GO和KEGG富集分析，并构建DEGs的蛋白互作网络，获得关键基因，根据关键基因预测IS相关药物。本研究共得到197个显著DEGs，这些基因主要参与代谢、神经活性配体-受体相互作用、补体和凝血级联反应、类固醇激素生物合成等途径。DEGs间有着紧密的相互关系，相互关系最为密切的基因中，ORM1、SERPINA1、GC都参加炎症、氧化应激和凋亡过程，是IS发病过程的关键基因。因此，炎症、氧化应激和凋亡在IS的发生发展中起重要作用，针对IS的关键基因如ORM1、SERPINA1、GC进行药物治疗有潜在的临床意义。     

G1期细胞周期相关蛋白对POLD1基因启动子活性的调控

POLD1基因编码DNA聚合酶δ的催化亚基.然而作为最重要的复制蛋白,目前并不清楚其表达的细胞周期调控机制.研究中运用细胞周期同步化及荧光素酶报告基因测定了POLD1启动子在细胞周期不同时相的活性,结果显示启动子活性随着细胞周期进程而变化,在早S期最高.为进一步确定调控POLD1表达的细胞周期相关因子,应用不同质粒转染MCF7细胞,分别筛选得到稳定细胞系.荧光素酶实验表明增强p53或p21的表达,抑制CyclinE或CDK2的表达都能抑制POLD1启动子活性;而抑制CDK4或Cyclin D1的表达对启动子活性没有明显影响.瞬时共转染实验进一步验证Cyclin E或CDK2受到抑制后能够降低POLD1启动子活性.研究初步探讨了POLD1基因表达的细胞周期调控通路,进一步了解细胞周期因子对DNA复制体调控的复杂机制.     

基于网络药理学和分子对接预测豆蔻干预原发性肝癌的作用靶点

利用网络药理学和分子对接技术,预测豆蔻干预原发性肝癌的作用靶点。共得到豆蔻化学成分71个,潜在活性化合物12个,原发性肝癌相关靶点共185个。活性成分-靶点-疾病网络拓扑图提示豆蔻中12个化合物的59个靶点可能参与抗肝癌,影响频次最多的靶点是前列腺素内过氧化物合成酶。雌激素受体基因、过氧化物酶体增生激活受体γ以及雄激素受体的基因。靶点定位主要为细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶复合体、转录因子复合体以及RNA聚合酶II转录因子复合物等。分子功能为参与磷酸酶结合、RNA聚合酶II转录因子结合以及蛋白磷酸酶结合等,KEGG信号通路有膀胱癌、乙型肝炎以及肝癌等。分子对接结果显示,豆蔻抗肝癌的主要化合物及对应靶点形成构象能量低,结构稳定。其中,雌激素受体1(ESR1)在肝癌中显著低表达（P<0.01）。高表达JUN组中表达较低的病人存活期明显缩短（P<0.05）,而表达较低的ESR1组（P<0.01）则存在明显缩短（P<0.01）。豆蔻能通过多成分、多靶点、多途径干预肝癌,为后期的实验和临床组方用药提供了理论依据。     

桃蚜关键抗性基因挖掘及抗蚜Cry蛋白预测

为了挖掘桃蚜(Myzus persicae)的关键抗性基因并构建抗性调控网络,通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)和差异表达基因分析(DEGs)对桃蚜抗性研究的GEO数据库进行分析,筛选出2 426个枢纽基因和2 263个差异表达基因探针.将关键抗性基因在String数据库中进行蛋白质相互作用(PPI)分析,获得154个桃蚜关键抗性基因,并绘制桃蚜的抗性调控网络.结果表明:acpp基因的上调表达可能是大多数Cry蛋白不能有效杀死桃蚜的原因之一;参考抗蚜Cry1Cb2蛋白和11个靶标蛋白的对接规则,通过同源建模和分子对接等生物信息学技术,预测了10个新的Cry蛋白可能对桃蚜具有杀虫活性.     

原发性肝癌中SHH信号通路的研究

目的:探讨SHH信号通路在原发性肝癌中的表达及变化。方法:RT-PCR反应检测肝癌细胞中SHH的mRNA表达结果,MTT法测定重组SHH-N及cyclopamine对肝癌细胞生长率的影响,western blot法测定重组SHH-N及cyclopamine对肝癌细胞中MMPs及PI3K/Akt的影响。结论:SHH信号通路对PI3K/Akt信号通路具有调控作用,激活SHH信号通路可上调MMP-2、MMP-9蛋白表达,MMP-2、MMP-9和Akt磷酸化是SHH信号通路影响肝癌细胞发展的重要机制。     

无标记定量蛋白质组学分析AMACR过表达对肝癌细胞生物学行为的影响

研究α-甲酰基辅酶A消旋酶(AMACR)过表达对肝癌细胞生物学行为的影响及其分子机制.首先建立AMACR稳定过表达细胞株,然后提取AMACR过表达细胞株的全蛋白,进行无标记定量蛋白质组学研究,最后对鉴定结果进行生物信息学分析和结果验证,共筛选出138种差异表达蛋白.这些差异表达蛋白主要参与代谢加工、细胞加工等,证明AMACR的过表达对于肝癌细胞的生物学行为影响巨大.IPA分析发现,这些差异表达蛋白主要参与了ERK1/2信号通路和NF-κB信号通路.以上结果说明,AMACR的过表达通过调节ERK1/2和NF-κB信号通路等手段改变肝癌细胞的生物学行为.