共表达网络分析方法及其在生物医药领域中的应用

共表达网络是一种以分子之间关系作为连接的生物网络,已成为揭示生物学规律、疾病发病机制和药物作用机理的重要工具.综述共表达网络分析的4个步骤,包括共表达测量、聚类分析、模块检测和枢纽筛选,分析其在微生物学、发育生物学、神经生物学、脂肪肝、2型糖尿病、动脉粥样硬化和药理学中的应用.可为初学者提供有价值的研究思路,而且对生物医药领域的研究和实践起到启迪作用.     

星海链霉菌卤化酶重组蛋白在大肠杆菌中可溶表达

大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)是表达异源蛋白的良好宿主,但常遇到蛋白表达产物不可溶的困难.在对来自星海链霉菌的卤化酶基因sinH进行大肠杆菌异源表达时,为克服蛋白表达产物可溶性低的问题,探讨了不同载体对蛋白可溶表达的影响.利用pET28a进行SinH表达时不能得到可溶的目标蛋白;使用含有泛素标签及内含肽的载体pHUIE实现了卤化酶蛋白SinH的可溶表达,但纯化后纯度不高;利用带有链霉菌分子伴侣蛋白基因的载体pET28a-SinH与pETcoco-pL1SL2在E.coli BL21(DE3)中共表达,在30℃,0.1mmol/L IPTG诱导条件下表达4h,成功获得大量可溶蛋白,使用亲和层析(Ni-NTA)纯化,获得了较纯的目标蛋白SinH,上述研究结果为在大肠杆菌中进行其他链霉菌蛋白的可溶表达提供了参考.     

共表达KnobS蛋白与LTB蛋白的重组干酪乳杆菌构建

在干酪乳杆菌中表达减蛋综合征病毒纤维蛋白KnobS,并分析其抗原性。分别将编码减蛋综合征病毒主要免疫保护性抗原纤维蛋白KnobS与大肠杆菌不耐热肠毒素B亚单位(LTB)基因插入干酪乳酸杆菌分泌表达载体pMG36e-UP/L中,成功构建重组表达载体pMG36e-UP/LTB-KnobS,获得表达融合蛋白KnobS-LTB的重组乳酸菌干酪乳杆菌表达系统;经SDS-PAGE和Western-blot检测表明,有大小约41kD的蛋白表达,具有与天然病毒蛋白一样的抗原特异性。在干酪乳杆菌中成功地表达了含减蛋综合征病毒抗原的融合蛋白KnobS-LTB,且具有较好的抗原性,为减蛋综合征病毒重组乳酸菌活菌口服疫苗的研制奠定重要的物质基础。     

基因替换及多基因共表达强化大肠杆菌辅酶Q10的合成能力

为了强化大肠杆菌合成辅酶Q10（CoQ10）的能力,对大肠杆菌进行了相关的基因操作。通过敲除大肠杆菌染色体上的聚八异戊二烯焦磷酸合成酶基因ispB,并导入来自Gluconobactersuboxydans的聚十异戊二烯焦磷酸合成酶基因ddsA,使大肠杆菌具有CoQ10合成能力的同时降低了内源性辅酶Q8（CoQ8）的合成。采用双质粒共表达系统,对CoQ生物合成途径中多个功能基因进行了强化表达,构建得到的重组大肠杆菌CoQ的合成能力、CoQ10合成的专一性都有明显改善,其中ubiCA和ddsA基因的协同表达效果最为明显,CoQ的合成能力比对照提高了65%,而CoQ10的合成量也提高了1.1倍。     

纤维微菌XM-8木聚糖酶基因克隆及酶学性质

【目的】为获得可应用于木聚糖水解的酶资源,希望通过筛选分离得到能够水解木聚糖的木聚糖酶产生菌,克隆表达木聚糖酶基因并研究其酶学性质。【方法】从环境中筛选分离出可水解木聚糖的菌株,利用16SrDNA对其进行分子鉴定。扩增其木聚糖酶基因,以pET22b(+)为表达载体,构建共表达重组质粒,转化Escherichia coli BL21(DE3)进行异源表达,并对重组酶进行酶学性质研究。【结果】经16SrDNA鉴定该菌株为纤维微菌。通过PCR成功克隆到该菌的木聚糖酶基因(xyn-8a),并构建共表达质粒pET22b-xyn-8a,实现木聚糖酶Xyn-8a的活性表达。酶学性质研究表明Xyn-8a最适反应温度为60℃,最适反应pH值为6.0,只对木聚糖底物有活性;HPLC分析其水解产物以木二糖为主,还有少量的木糖和木三糖。【结论】XYN-8A在pH值为6的条件下具有较高活力,且可以催化水解反应,在生产低聚木糖方面具有一定的应用价值。     

PPI基因对在癌症中的共表达分析

蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)可通过基因表达量之间的相关系数来反映.研究癌细胞或组织中全局的PPI,有利于了解基因型和表型之间的关系,更好地发掘正常与异常细胞或组织之间的癌症发生发展机制.文中利用TCGA数据库中11种癌症5 726个样本的mRNA表达数据和临床信息,结合STRING和HPRD数据库中的PPI基因对,使用皮尔逊相关系数计算癌症组织特异PPI基因对在正常样本和癌症不同时期样本的相关系数,筛选得到癌症紊乱及癌症特异的PPI基因对.通过基因差异表达与生存分析,得到可能影响癌症发生发展的关键PPI基因对.结果表明:PPI基因对在癌症样本中的相关性要显著低于正常样本.癌症紊乱PPI基因对有2 812对,其中LRSAM1、ATXN1、SMARCC2与SMARCA2等基因出现在多个癌症中并通过相互作用聚类成网络模块,可能在癌症中发挥重要作用;癌症特异PPI基因对有31对,其中BMP1与COL1A1在癌症中的相互作用很可能促进癌细胞的迁移和浸润转移,对癌症产生、发展产生重要的影响.此外,在癌症紊乱及特异中筛选了113对具有差异表达的PPI基因对,其中有16对显著差异PPI基因对在7个癌症中具有生存显著差异.     

单细胞RNA测序数据分析方法研究进展

[目的]综述当前单细胞RNA测序数据分析的关键流程和环节,介绍完成不同分析任务所需的代表性方法及流行的工具.[方法]通过调查文献调研,总结了当前单细胞RNA测序数据分析的流程和代表性工具.[结果]许多针对单细胞RNA测序数据的分析流程和工具被陆续开发出来,用于从海量数据中发掘生物学知识,进而揭示复杂疾病或表型背后潜在的分子机制.[结论]单细胞RNA测序在生命科学研究中扮演了极为重要的角色,良好的数据分析策略是决定能否有效揭示单细胞表达谱数据背后蕴含生物学信息的关键环节.目前单细胞RNA测序数据分析步骤和工具方法繁多,研究者应根据实际场景选择合适准确的分析方法与工具.     

实现输出统一排名的差异共表达双聚类算法

提出了差异共表达框架和一个差异共表达评分函数,以观察到的一个双聚类基因在所属双聚类的条件下共表达和在其他条件下非共表达为基础,客观量化基因双聚类的质量.此外,还提出了一个评分函数把双聚类分层为三种类型的共表达.在实现双聚类输出统一排名中,使用提出的评分函数对这4个公认的双聚类算法在不同区域的6个实际数据集上的性能和行为进行测试.实验结果表明,在鉴别共表达双聚类方面,差异共表达框架能有效提高共表达基因双聚类质量和双聚类算法的性能.