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人外周血细胞放射损伤相关基因的生物信息学
目的 从基因水平揭示放射前后人外周血细胞的变化.方法 从基因表达数据库(GEO)中下载两组经放射处理后人外周血基因芯片数据,利用Qlucore Omics Explorer 3.0软件筛选差异表达基因,STRING、DAVID等在线分析工具对差异表达基因进行下一步的生物信息学分析.结果 共筛选出94个共同差异表达基因,其中共同表达上调31个,共同表达下调11个,这些差异表达基因主要涉及到细胞凋亡的调控,细胞程序性死亡的调控,细胞死亡的调控,细胞周期的调控,DNA损伤应答,胞内信号转导等的分子功能及生物学过程.通过STRING分析,发现泛素C(UBC)、增殖细胞核抗原(PCNA)、鼠双微体基因-2(MDM2)处在核心节点位置,并参与p53通路.结论 通过生物信息学的方法分析得出UBC、PCNA、MDM2可能成为潜在的防护放射后损伤的靶点.
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妊娠期乳腺癌相关基因的生物信息学分析
目的 通过生物信息分析途径对妊娠期乳腺癌患者与正常人群的差异基因进行分析,从分子水平探讨妊娠期乳腺癌的发病机制.方法 从公共数据库基因表达数据库(GEO)中下载妊娠期乳腺癌相关数据集,采用Qlucore Omics Explore(QOE)筛选差异表达基因,用DAIVID、STRING等在线分析工具对差异表达基因进行功能富集分析,信号转导通路分析以及预测蛋白质之间的关系.结果 共筛选出148个差异表达基因,其中表达上调24个,下调124个,对其进行生物信息学分析发现,TAGLN、ACTG2、TPM2、TPM3、MYLK、ACTA2、MTH11等基因以及MAPK信号通路、黏着斑信号通路、血管平滑肌细胞收缩信号通路等在妊娠期乳腺癌的发生发展中可能起着重要作用.通过STRING分析发现,20个基因处于核心节点位置.结论 利用生物信息学的方法能有效分析基因芯片数据并获取生物内在信息.
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基于RNA-Seq技术对血链球菌spxA2敲除株的转录组分析
目的 应用RNA测序(RNA-Seq)技术分析spxA2调控的靶基因,以期揭示spx蛋白的转录调控机制,为血链球菌致病机制的深入研究奠定基础. 方法 采用高通量测序技术对血链球菌野生株和spxA2突变株进行转录组分析,将测序所产生的数据绘到SK36参考基因组上,获得各个基因的表达信息,应用基因组比对结果进行基因定量.利用edgeR软件分析△spxA2和WT中的基因差异表达情况.随机抽取若干差异表达基因,通过实时定量PCR对基因的差异表达情况进行验证.应用GOTermFinder软件,找出差异表达基因中显著富集GO条目,并推测差异表达基因行使的主要生物学功能;通过Pathway分析进一步了解差异表达基因所参与的代谢通路及其具体的生物学意义. 结果 将序列数据与公共数据库COG、GO、KEGG、NR、NT和Swiss-Pro进行BLAST比对,89.1％(1203个)独立基因得到功能注释.其中,859个独立基因注释到COG并被划分到25个功能类别,910个独立基因注释到GO数据库,707个(52.4％)独立基因被归为KEGG中的32条代谢途径.对△spxA2组和WT组进行基因表达差异分析,确定spxA2基因敲除株有17个基因表达上调,5个基因表达下调.GO功能显著性富集和Pathway显著性富集分析,表明筛选到的差异表达基因主要富集在氨基酸代谢生物学过程和酶活性细胞组分,共得到2条显著富集的代谢通路,涉及丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢及牛磺酸和牛磺酸代谢. 结论 RNA-Seq所得序列数据在测序深度、覆盖率以及与血链球菌SK36标准株基因组的比对结果均较理想,转录组测序结果基本能反映血链球菌的整个转录组情况.spxA2是一个全局性转录调控因子,参与多个基因的转录调控,该蛋白的改变可导致血链球菌丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢以及牛磺酸和牛磺酸代谢通路发生变化,可为深入研究血链球菌致病机制及其与代谢途径之间的联系提供重要依据.
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基于大信息系数的永久性房颤差异表达基因识别
心房颤动是一种常见的、与年龄相关的心律失常,由其所导致的脑卒中具有高致残率和致死率.通过对高通量基因表达谱的分析,可以帮助理解心房颤动的生物学过程和功能紊乱机制,并发现相关致病基因.新型的非参数统计方法——大信息系数,在探索双变量之间的关联方面具有独特的优点.利用该方法,发现差异与非差异基因表达值与样本表型之间的关联程度不同,构建差异表达基因识别方法.对永久性房颤基因表达谱GSE2240的分析,识别出41个差异表达基因,其中有14基因是已有工作未发现的新差异表达基因.信号通路和富集分析表明,这些差异表达基因与房颤高度相关.同时,对乳腺癌基因表达数据GSE24037的分析,进一步说明该方法在差异表达基因识别方面的有效性.大信息系数的非参数特性与抗噪能力,使它非常适合于差异表达基因的识别.
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应用寡聚核苷酸芯片检测白血病与其同胞供者的白血病基因表达差异
为了应用寡聚核苷酸基因表达谱芯片研究9对白血病患者/同胞供受者对之间的基因表达谱差异以识别主要的疾病相关基因,将163条白血病/肿瘤发病相关基因组群列入芯片设计,合成寡核苷酸探针,用点样仪点片制成基因芯片.提取病初白血病患者及其供者的骨髓/外周血标本或其相对应的健康同胞供者经G-CSF动员后并经CS-3000细胞分离机采集的浓集的9份外周血造血干细胞的总RNA;分别逆转录并进行寡核苷酸探针杂交.结果表明:与其相应的正常供者配对比较,发现4例ALL患者中存在6条显著差异表达基因,其中上调表达基因5条(RIZ,STK-1,T-cell leukemia/lymphoma 1A,Cbp/p300,Op18),下调表达1条(hematopoietic proteoglycan core pro-tein);5例AML-M4和AML-M5患者中亦存在7条显著差异表达基因,其中上调表达6条(STAT5B,ligand p62 forthe Lck SH2,CST3,LTC4S,myelodleukemiafactor 2,epb72),下调表达1条(CCR5).结论:选择有高度遗传关联的兄弟姐妹供受者对作为差异研究比照对象,利用寡聚核苷酸基因芯片技术进行疾病基因的筛查,筛查出了13条主要异常基因;进一步确认了上述基因在白血病分子发病机制中的关键性作用.
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应用基因表达谱芯片筛选IgA肾病患者肾穿组织相关基因
已有学者发现在IgA肾病的发生发展中,遗传因素发挥着重要作用[1].基因芯片技术已被广泛应用于多种疾病相关基因的筛选[2].为全面了解IgA肾病相关基因的表达情况,我们应用基因芯片检测IgA肾病和正常肾组织基因的差异表达,寻找差异表达基因与IgA肾病之间可能的内在联系.为进一步探讨IgA肾病的发病机制及临床诊断提供理论依据.
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新生大鼠脊髓损伤后再生相关基因文库构建及EST筛选
目的:分析新生大鼠损伤后再生时运动皮层神经元基因表达变化以探讨相关的再生机制.方法:新生大鼠脊髓双侧半横断后即刻单侧胚胎脊髓移植,术后3天用抑制性消减杂交技术筛选大鼠双侧运动皮层神经元差异表达基因,构建差减cDNA文库,通过蓝白斑实验和cDNA斑点杂交验证差异表达基因真阳性克隆,测序分析.结果:发现25个全新的EST片段,在GenBank中登陆并获得注册.结论:新生大鼠皮层神经元轴突中断后的再生过程中有基因表达变化,变化的基因可能与神经元再生有关.
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何首乌饮对衰老大鼠胰岛素信号通路的影响
目的：：探讨何首乌饮对衰老大鼠胰岛素信号通路的影响。选用30只雄性大鼠随机分为3组：青年组(12月龄)；衰老组(18月龄)；何首乌饮组(何首乌饮4.8g/100g,灌胃60d,18月龄),每组各10只。采用β-半乳糖苷酶染色观察何首乌饮延缓睾丸衰老的情况,基因芯片技术筛选衰老大鼠受何首乌饮调控的差异表达基因群体,并采用qRT-PCR进行验证。从中筛选出受何首乌饮调控与胰岛素信号通路相关的关键基因IR、IRS1、IRS2、IGF1、IGFBP3,进行qRT-PCR、免疫荧光和Western blot 观察其在睾丸组织中的表达变化。结果：衰老组大鼠睾丸组织衰老细胞明显高于青年组(P<0.01),何首乌饮用药后衰老细胞明显减少( P<0.01)。基因芯片筛选出受何首乌饮直接调控的基因有912个,其中与胰岛素信号通路相关的基因有10个,从中选取的关键基因,衰老组IGFBP3的表达高于青年组(P<0.01),IR、IRS1、IRS2、IGF1表达低于青年组(P<0.01),用药后IGFBP3的表达下调,IR、IRS1、IRS2、IGF1表达上调(P<0.01)。结论：何首乌饮通过调节胰岛素信号通路关键基因的表达延缓大鼠睾丸衰老。
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肿瘤相关寡核苷酸芯片筛选乳腺癌表达基因的研究
乳腺癌的发生、发展和治疗具有很强的个体特异性.寡核苷酸芯片是一种高通量基因检测技术[1].目前,该项技术已被用于炎症[2]和细胞分化[3]相关基因等研究领域.本研究制备了288条人类肿瘤相关基因的寡核苷酸芯片,并对乳腺癌组织和正常乳腺黏膜组织所表达的基因进行筛选,同时进行差异表达基因生物信息学分析研究,以揭示这些差异基因与乳腺癌发生、分化、浸润及淋巴结转移之间的内在联系.
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基于RNA-Seq技术的先天性巨结肠转录组学
目的 筛选先天性巨结肠(hirschsprung disease,HSCR)患者病变肠组织和正常肠组织的差异表达基因.方法 选取2例全结肠型HSCR、1例长段型HSCR患者,从福尔马林固定后石蜡包埋样本中提取RNA,采用去除核糖体的方法构建cDNA文库后,应用RNA-Seq全面分析3对肠组织样本的转录组,筛选出病变组织和正常组织的差异表达基因.应用GO(gene ontology)方法分析差异表达基因的功能聚类,应用KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)信号通路富集性方法分析差异表达基因相关的信号通路.结果 3对标本的总RNA提取质量合格,RNA-Seq测序数据质量合格,测序数据与人类基因组参考基因对比匹配率合格,样品间基因表达相关性合格.3对病变组织和正常组织共有1382个差异表达基因,包括899个表达一致上调的基因、483个表达一致下调的基因.1382个差异表达基因被分为383个功能聚类.KEGG分析表明这些差异表达基因参与胆汁分泌、蛋白质消化与吸收、脂肪消化与吸收、维生素A代谢、类固醇激素生物合成、淀粉和蔗糖代谢等信号通路.结论 本研究首次利用RNA-Seq技术对先天性巨结肠病变组织和正常组织中的差异表达基因进行了全面分析,可为推动疾病发病机制的研究提供新思路.
关键词： 先天性巨结肠 全转录组测序 差异表达基因 福尔马林固定后石蜡包埋 -
大鼠肝再生相关基因LRRP1的克隆化
目的:利用抑制性消减杂交技术构建大鼠肝脏部分切除术后差异表达基因的cDNA文库,并通过同源引物反转录PCR的方法克隆大鼠肝再生相关基因LRRP1的全长序列.方法:分别提取肝脏部分切除术后24h以及对照大鼠肝脏mRNA,以之为模板合成cDNA,称为测试和驱动.酶切消化后将测试分成两组,分别与不同的接头连接,分别与驱动进行杂交,然后混合两份杂交液,加入过量的驱动不经变性进行第二次杂交即消减杂交.之后进行两次PCR扩增,将产物克隆入质粒载体,构建差显文库,测序后以生物信息学技术进行序列同源性比较.通过同源引物反转录PCR的方法克隆基因全序列,并用软件分析其蛋白结构.结果:成功构建大鼠肝脏部分切除术后的cDNA差显文库,消减效果良好.将所得的部分基因进行测序分析,选择一个未知序列,通过同源引物反转录PCR的方法克隆到大鼠肝再生相关基因LRRP1的全长序列,并初步分析了其蛋白结构.结论:确定了大鼠肝再生相关蛋白LRRP1的基因序列,并证明其在大鼠肝再生过程中高度表达.
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应用基因表达谱芯片筛选胃腺癌相关基因
目的:利用基因芯片技术筛选胃腺癌组织和癌旁正常组织间的差异表达基因.方法:分别抽取胃腺癌组织和癌旁正常组织的总RNA.采用逆转录的方法,制成cDNA链,并以两种荧光Cy5和Cy3标记后作为探针,与含有14 784条人类14KcDNA基因表达谱芯片进行杂交.以Agilent荧光扫描仪扫描芯片上两种荧光信号,并用计算机处理和分析.结果:在14 784条基因中,4例胃腺癌组织和癌旁正常组织共同差异表达基因29条,其中上调基因10条,下调基因19条,上调的基因中有2条功能信息不明.结论:胃腺癌发生过程中有多基因的参与,胃腺癌与癌旁正常组织共同差异表达的29条基因可能与胃癌的发生、发展有关.
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E2F-1基因过表达对胃癌细胞动力学影响机制
目的:了解E2F-1过表达对胃癌细胞MGC-803增殖、生长和细胞周期的影响,并探讨E2F-1对胃癌细胞动力学影响的分子机制.方法:对稳定转染E2F-1的胃癌MGC-803/E2F-1细胞(实验组)、转染空载体的MGC-803/EV(阴性对照组)及未转染的MGC-803细胞进行MTT法检测,绘制生长曲线和计算细胞增殖率; 流式细胞仪检测各组细胞周期分布.提取各组细胞的总RNA,逆转录成cDNA,用荧光探针与含有21 522条人类基因表达谱芯片进行杂交.采用LuxScan 10K/A双通道激光扫描仪扫描芯片上两种荧光信号,应用LuxScan 3.0图像分析软件对芯片图像进行处理和分析.结果:与两个对照组相比,胃癌MGC-803/E2F-1细胞的生长受到明显抑制,增殖率下降(26.61%±5.19% vs 93.4%±10.29%,100%±0.00%,均P <0.05); 细胞周期阻滞在G0/G1期.在检测的21 522条基因中,与细胞增殖、生长和细胞周期相关的差异性表达基因有20条,上调基因9条,下调基因11条.结论:E2F-1基因过表达抑制胃癌细胞的增殖和生长,细胞周期停滞在G0/G1期,其分子机制可能与筛选出来的20条差异表达基因有直接的关系.
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正常与硬化肝组织基因表达差异的初步分析
目的:了解肝硬化的基因表达概况,寻找在肝硬化及正常肝组织中差异表达基因.方法:以各24例肝硬化及正常肝组织的总RNA混合定量后反转录合成含有α-32P dATP的cDNA为探针,与Atlas微阵列表达分析膜杂交.结果:放射自显影结果经AtlasImageTM软件分析显示:在所分析的588种已知基因中,Integrin beta 7、collagen type XVⅢ等17个基因在肝硬化组织中表达上调,TFDP2、BAK、ABL等98个表达下调,参与细胞增生、凋亡、分化、细胞间相互作用、与细胞侵袭相关的基因表达水平发生了明显改变.结论:通过Atlas微阵列系统分析发现的这些基因的表达改变组成了一个肝硬化特异的基因表达谱.系统地研究肝硬化的基因表达改变,与肝硬化发生相关基因的差异变化可为肝硬化诊断和治疗提供线索.
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抑制性消减杂交技术及其在感染病学中的应用
抑制性消减杂交技术(Suppressive subtractive hybridization,SSH)是近年来兴起的一种检测差异表达基因的方法,广泛用于寻找疾病及肿瘤相关基因、生长和发育相关基因、物的筛选和靶向治疗及其明确基因的功能等.本文从SSH技术的原理、效率、存在的问题和展望及其在感染病学中应用等方面进行了综述.
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乙型肝炎病毒DNA聚合酶N末端蛋白基因芯片研究
目的:检测乙型肝炎病毒(HBV)DNA聚合酶N末端蛋白(TP)的表达对肝母细胞瘤细胞HepG2基因表达谱的影响,进一步阐明TP在乙型肝炎慢性化及致肝细胞癌发生发展过程中的分子生物学机制.方法:根据AF384372 HBVDNA病毒株序列设计、合成HBV DNA P-TP基因序列特异性的引物,以含有AF384372HBVDNA P全基因组cDNA的质粒G318A7作为模板,应用聚合酶链反应(PCR)技术扩增TP蛋白编码基因片段,以常规的分子生物学技术将获得的HBV DNA-TP编码基因片段克隆到TA载体中进行核苷酸序列的测定,构建真核表达载体pcDNA3.1(-)-TP.以脂质体转染肝母细胞瘤细胞系HepG2,提取mRNA,逆转录为cDNA,与转染空白表达载体pcDNA3.1(-)的HepG2细胞进行DNA芯片分析.结果:构建的表达载体经过限制性内切酶分析和DNA序列测定,证实准确无误.以单链可变区抗体的Western blot杂交技术证实构建的表达载体转染HepG2细胞之后有TP蛋白的表达,提取高质量的mRNA并进行逆转录成为cDNA,进行DNA芯片技术分析.在1 152个基因表达谱的筛选中,发现有111个基因表达水平显著上调,88个基因表达水平显著下调.结论:应用基因表达谱芯片成功筛选了HBV DNA P-TP转染细胞后差异表达基因,为进一步阐明TP蛋白致病的分子生物学机制提供依据.
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应用基因表达谱芯片技术筛选NS3TP1转染细胞差异表达基因
目的:应用基因芯片技术,检测丙型肝炎病毒(HCV)非结构蛋白3(NS3)反式激活基因1(NS3TP1)的表达对肝母细胞瘤细胞HepG2基因表达谱的影响,进一步NS3TPl蛋白可能的分子生物学功能.方法:设计并合成NS3TPl基因序列特异性的引物,应用聚合酶链反应(PCR)技术扩增NS3TP1蛋白编码基因片段,以常规的分子生物学技术构建表达载体pcDNA3.1(-)-NS3TPl.以脂质体技术转染肝母细胞瘤细胞系HepG2,提取总mRNA,逆转录为cDNA,与转染空白表达载体pcDNA3.1(-)的HepG2细胞进行DNA芯片分析并比较.结果:构建的表达载体经过限制性内切酶分析和DNA序列测定,证实准确无误,提取高质量的总mRNA并进行逆转录成为cDNA,进行DNA芯片技术分析.在1152个基因表达谱的筛选中,发现有26个基因表达水平显著上调,14个基因表达水平显著下调.结论:应用基因表达谱芯片技术成功筛选了NS3TPl转染细胞后差异表达基因,为进一步阐明NS3TPl蛋白可能的生物学功能及HCV的致病机制提供理论依据.
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基因芯片筛选肝硬化相关基因
目的:应用基因芯片技术研究肝硬化相关基因的基因表达谱.方法:乙肝肝硬化组织为实验组,以正常肝组织为对照.按一步法抽提实验组和对照组标本的总RNA并纯化mRNA;将等量的实验组和对照组标本mRNA分别逆转录合成荧光分子掺入的cDNA做探针,混合后杂交1 568点BioDoorChipLiver-16S芯片.经严格洗片后用ScanArray3000扫描仪扫描芯片获取荧光信号图像,计算机分析后比较两种组织中差异表达的基因.结果:在1 568种基因中,肝硬化组织与正常肝组织间存在差异表达的基因.所检测的3例临床标本中,2例共有的差异表达基因66-76条(4.2-4.8%),3例共有的差异表达基因28条(1.8%).其中包含有与细胞外基质降解相关的基因,与细胞生长因子有关的基因,与信号传导有关的基因等.结论:应用基因芯片技术筛选肝硬化相关基因有助于阐明肝硬化发展机制.
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低剂量三氧化二砷对HepG2细胞基因表达谱调节的影响
目的:研究低剂量三氧化二砷作用于肝HepG2细胞之后,无机砷对于肝细胞基因表达谱的影响.方法:应用基因表达谱芯片技术,对5 umo1/L三氧化二砷诱导的HepG2细胞和以DMSO处理的相同细胞的mRNA进行差异显示分析,研究三氧化二砷诱导入HepG2细胞后的差异表达基因.结果:HepG2细胞经5 umo1/L三氧化二砷诱导后,所检测的4096条目的基因中有137条产生差异表达,其中53条基因表达上调,84条基因表达下调;其中有10条尚未在genebank登录的新基因.结论:成功筛选了低剂量三氧化二砷诱导肝细胞后的基因表达谱,为进一步阐明无机砷对肝细胞作用的调节机制及低剂量无机砷用于治疗肝癌等肿瘤的药理作用机制提供了科学依据.
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应用基因表达谱芯片技术筛选NS4ATP2蛋白反式调节基因
目的:对丙型肝炎病毒非结构蛋白4A(HCV NS4A)反式激活新基因NS4ATP2转染肝癌细胞的基因表达谱进行分析,探索该基因表达对肝细胞基因表达的调节机制及其生物学功能.方法:应用基因表达谱芯片技术对重组表达质粒pcDNA3.1(-)-NS4ATP2和pcDNA3.1(-)空载体分别转染的HepG2细胞的mRNA的差异性表达进行检测.结果:基因表达谱芯片所检测的1152条目的基因均为GenBank中登录的基因,NS4ATP2表达质粒转染的细胞有29条差异表达基因,其中12条基因表达增强,17条基因表达降低.这些差异表达的基因与细胞信号转导、凋亡、肿瘤的发生密切相关.结论:基因表达谱芯片技术对于初步探索新基因的功能提供重要的资料.本实验结果为进一步阐明NS4ATP2生物学功能及HCV-NS4A的致病机制提供了理论依据.
