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一条家族性急性髓系白血病相关新基因ELF2C的生物信息学分析
目的 利用生物信息学技术对新克隆的家族性急性髓系白血病相关新基因ELF2C和其蛋白序列进行分析,初步探讨其功能.方法 以人类基因组数据库为基础,利用生物信息学程序预测ELF2C的基因结构、染色体定位、编码蛋白质的理化性质、亚细胞定位、蛋白质功能域等.结果 ELF2C基因定位于4q31.1,全长2 257 bp,含有432 bp的开放阅读框,可编码143氨基酸的蛋白质,且编码蛋白定位于核内,具有多个修饰位点和功能基序,是一个功能活跃的蛋白质.结论 ELF2C基因可能是在家族性急性髓系白血病发生发展中具有生物功能的一条全长新基因.
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增强子对基因表达调控的研究进展
增强子是能够增强启动子转录活性的DNA顺式作用序列,生物信息学的诞生为其研究带来了极大的便利.利用增强子修饰的肿瘤特异性启动子使治疗或效应基因在特定的组织、细胞或器官中表达,实现对肿瘤靶向性治疗,是一种非常有意义的基因治疗途径.
关键词： 增强子元件(遗传学) 基因表达调控 肿瘤 计算生物学 -
肿瘤系统生物学研究进展
人类基因组计划的启动与实施、大规模研究技术的发明与应用和生物信息学的发展深刻影响了当代生物学的研究模式.系统生物学逐渐受到关注,它在肿瘤学领域的应用所形成的肿瘤系统生物学将对进一步理解肿瘤的发生、发展及诊断和治疗产生深远的影响.
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HER-2阳性和阴性乳腺癌中差异表达蛋白的定量蛋白质组学初步研究
目的：通过建立人表皮生长因子受体-2（HER-2）阴性和阳性乳腺癌的蛋白质表达谱寻找二者间的差异表达蛋白，为乳腺癌患者提供新的预后指标和治疗靶点。方法应用蛋白质组学同位素相对标记与绝对定量（iTRAQ）技术建立 HER-2阳性和阴性乳腺癌的蛋白质差异表达谱，分离并鉴定两组乳腺癌的差异表达蛋白，对部分差异表达蛋白进行生物信息学分析，包括蛋白功能注释和分类 GO 分析、京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析。结果应用 iTRAQ 对乳腺癌组织进行蛋白组学分析，鉴定出 HER-2阳性和阴性组有差异表达的蛋白4999种，以 HER-2（＋）／HER-2（－）≥3为上调标准，确定 HER-2阳性组上调蛋白119种。以 HER-2（＋）／HER-2（－）≤0．5为下调标准，HER-2阳性组下调蛋白47种。GO 分析结果显示 HER-2阴性和阳性乳腺癌的差异表达蛋白的分子功能、生物过程、细胞组成较为复杂，并且在上调蛋白和下调蛋白上存在分布差异。KEGG 通路分析发现部分差异表达蛋白涉及168条信号通路。结论 HER-2阳性和阴性乳腺癌间存在差异表达蛋白，这些蛋白涉及复杂的分子功能、生物过程和信号通路。
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诊断性传播疾病寡核苷酸芯片的研制
目的:探索寡核苷酸芯片的制备方法,并利用芯片技术进行性传播疾病的快速、平行诊断.方法:借助生物信息学方法,设计引物及特异性探针,制备芯片,与收集的性病阳性标本进行杂交,经显色,分析结果.结果:经过对收集到的19例性病的阳性标本进行杂交分析,都能显出特异性的斑点.结论:本研究用生物信息学方法设计的引物、探针是合理的,芯片用于性传播疾病的诊断是可行的.
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新基因NYGGF4在肥胖患儿脂肪组织中的表达验证及生物信息学分析
目的 验证新基因NYGGF4在肥胖患儿脂肪组织中的表达,初步探讨NYGGF4的生物信息学特征.方法 采用反转录聚合酶链反应(RT-PCR)技术验证肥胖与健康儿童脂肪组织中NYGGF4基因的表达差异,应用DNA Star、Blast、ProtParam、SOPMA、TargetP、TMHMM、ProtScale、SOSUI、InterproScan和SMART等软件或数据库分析NYGGF4的核苷酸基本特征、蛋白质理化性质、二级结构、信号肽、跨膜结构域、疏水性/亲水性、可溶性、结构域及亚细胞定位等.采用SPSS 11.0软件进行统计学分析.结果 NYGGF4基因是一个未知的新基因,差异高表达于肥胖患儿脂肪组织中,生物信息学分析该基因cDNA全长1 527 bp,开放阅读框(ORF)长753 bp,编码250个氨基酸,预测相对分子质量28 271,定位在胞质,蛋白序列分析显示无跨膜螺旋结构,为一非分泌、可溶的亲水性蛋白,蛋白结构域分析提示NYGGF4的N端有一较短的亲脂性靶向序列、C端有一PTB结构域.结论 NYGGF4基因是一差异高表达于肥胖患儿脂肪组织中的新基因,可能是胞质内一个信号转导分子,在肥胖的发生发展过程中发挥重要功能,有进一步研究的价值.
关键词： 肥胖症 NYGGF4基因表达 计算生物学 -
神经管缺陷胎儿孕母与正常胎儿孕母血清的差异蛋白质研究
目的 探讨神经管缺陷(Neural tube defects,NTDs)的产前诊断思路.方法 选取2015年1月1日至2015年12月31日经产前超声诊断为NTDs胎儿的孕母血清10例作为研究组,包括脊柱裂5例,无脑儿2例,脑膨出3例.选取同期正常胎儿的孕母血清10例作为对照组.所有20例孕母均于清晨空腹取外周静脉血5ml,离心后取血清,进行蛋白质提区,利用非标记定量技术鉴定蛋白质肽段,再结合Uniprot数据库对差异蛋白质进行生物信息学分析.结果 共筛选出17个差异蛋白质,其中12个表达上调,包括妊娠带蛋白、补体C1q子组件A、B、C单元、互补DNAFLJ51564、FLJ56954、FLJ78071,血红蛋白α、β亚基,碳酸酐酶1,角蛋白Ⅱ型细胞骨架80,过氧化物氧化还原酶-2;5个表达下调,包括人冠毛素-1,S100A9蛋白,转铁蛋白,互补DNA FLJ61165、FLJ53691.差异表达蛋白质涉及生物调节、信号转导、细胞过程、细胞生长、细胞粘附、细胞组成、运输运动、催化作用和代谢等方面.结论 通过非标记定量技术检测出NTDs胎儿和正常胎儿的孕母血清中存在差异表达蛋白质.
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药物多组分、多靶点研究进展
多组分、多靶点、低亲和力药物研究模式在近几年来,得到了越来越多的关注.它是对单组分药物研发模式的一种补充,这种模式对治疗一些复杂疾病、慢性疾病有着不可替代的优势.伴随着多组分、多靶点研究的快速发展,系统生物学、网络生物学、计算生物学等一批深层次、大规模的整体性研究也有了一定进展.对国内外多组分、多靶点药物研究进展做一综述.
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谷胱甘肽过氧化物酶1在肝癌组织中的表达及其意义的生物信息学分析
目的:通过生物信息学的方法分析谷胱甘肽过氧化物酶1(GPX1)在肝癌组织中的表达及意义.方法:从Ualcan数据库获取正常肝组织及原发性肝癌组织GPX1表达数据,在LinkedOmics中检索GPX1的共表达基因,并通过GO富集分析、KEGG通路分析确定这些基因的参与的生物学过程及功能,利用STRING数据库分析相关基因编码蛋白的互作网络.后利用GEPIA数据库分析GPX1表达与肝癌患者预后的关系.结果:与正常肝组织比较,不同分期(Ⅳ期除外)、不同年龄患者肝癌组织中GPX1表达水平均明显升高,且男性肝癌患者肝癌组织中GPX1表达明显高于女性患者(均P＜0.05).GPX1共表达基因主要参与基因转录、翻译、蛋白泛素化、蛋白质磺酰化、mRNA稳定性调节、蛋白酶体复合体、线粒体翻译等分子生物学过程,并参与TGF-β、mTOR、WNT、MAPK、HIF-1 α、NF-κB、VEGF、Notch等信号通路及各种癌症疾病通路.10个肝癌相关基因编码的蛋白与GPX1所编码的蛋白存在互作关系.GPX1高表达患者的总生存率、无病生存率均明显低于GPX1低表达患者(P=0.048、P=0.035).结论:GPX1在肝癌组织中高表达,且与肝癌的发生、发展及预后密切相关,可以作为肝癌筛选、预后预测的标志物之一.
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驱动蛋白家族成员15在肝癌中的表达及意义
目的:探究驱动蛋白家族成员15(KIF15)在肝癌中的表达以及与肝癌生物学行为的关系.方法:利用TCGA数据分析不同临床情况肝癌患者KIF15表达及其对肝癌患者生存率的影响.观察肝癌SMMC-7721细胞的KIF15表达下调后,增殖能力、细胞周期及侵袭能力的变化.结果:数据库分析结果显示,肝癌患者的TNM或T分期越高,KIF15相对表达量越高(均P＜0.05);KIF15高表达肝癌患者生存率明显低于KIF15低表达肝癌患者(P＜0.05).SMMC-7721细胞转染siKIF15后,细胞增殖活性明显降低、细胞G0/G1期阻滞明显增加、细胞侵袭能力明显减弱.结论:KIF15的表达于肝癌的进展密切相关,其作用机制可能与促进肝癌细胞增殖和侵袭有关.
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基于生物信息学的胰腺导管腺癌预后风险长链非编码RNA筛选
目的:应用生物信息学方法筛选胰腺导管腺癌的预后风险长链非编码RNA(lncRNA).方法:从癌症和肿瘤基因图谱(TCGA)数据库下载胰腺导管腺癌患者的RNA-seq Level 2数据及其临床信息.根据NCBI Gene数据库及GENCODE v7数据库的基因注释信息,将下载的mRNA和lncRNA测序数据进行重新注释.然后应用R软件的edgeR包和limma包筛选差异表达的mRNA和lncRNA,并对它们进行相关性分析,进而获得lncRNA-mRNA有统计学意义的共表达关系对,并将其中的mRNA定义为lncRNA的靶基因.通过R软件clusterProfiler包对lncRNA的靶基因进行功能富集分析,以推测lncRNA的生物学功能.后,绘制差异表达lncRNA的Kaplan-Meier曲线,筛选出与胰腺导管腺癌预后风险相关的lncRNA.结果:经过基因重新注释,共得到19791个mRNA和1623个lncRNA的测序数据,随后共筛选得到260个差异表达的mRNA和15个差异表达的lncRNA.经过相关性分析,共得到包括5个lncRNA和24个mRNA在内的24个有统计学意义的共表达关系对.其中lncRNA LINC00857有6个靶基因,分别为C1orf116、ESRP1、GPRC5A、LIPH、MAL2和PLS1.根据lncRNA靶基因的功能富集分析,推测LINC00857主要富集于磷脂酶活性、细胞骨架结构组成和脂肪酶活性.生存分析发现,CASC8和LINC00857与胰腺导管腺癌的预后风险明显有关(P=0.0052、P=0.027).结论:CASC8和LINC00857可能是胰腺导管腺癌的预后风险lncRNA,有望在今后的研究中成为胰腺导管腺癌新的预后监测指标.
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基于生物信息学的肝细胞癌组织miR-1180表达与临床意义分析
目的:通过生物信息学数据分析探讨肝细胞癌(HCC)组织中miR-1180的表达及其临床意义.方法:下载GEO(Gene Expression Omnibus)和TCGA(The Cancer Genome Atlas)相关数据集,比较HCC组织和癌旁组织中miR-1180表达量,并分析miR-1180表达量与肝癌患者临床病理特征及预后之间的相关性.利用生物信息学方法对miR-1180的靶基因进行预测及功能富集分析,并结合预后分析结果筛选miR-1180关键靶基因.结果:miR-1180在HCC组织中较癌旁组织高表达,且对于HCC具有良好的诊断效能(AUC>0.8,均P<0.05);miR-1180的表达量与患者年龄、肿瘤家族史、肿瘤分化程度以及AFP等指标明显有关(均P<0.05).生存分析表明HCC组织中miR-1180高表达是影响HCC患者预后的独立危险因素(P<0.05).富集分析提示miR-1180的靶基因主要富集于脂质代谢、细胞迁移、转录调控等功能和脂肪酸降解等通路.PPARGC1A、ALDH2、SARDH、HMGCS2、ESR1、ETS2等为miR-1180关键靶基因,在HCC组织中均表达下调(均P<0.05),且相对低表达者预后较差(均P<0.05).结论:miR-1180在HCC组织中表达升高,其可能作为一种促癌miRNA参与HCC的发生、发展,并具有成为HCC诊断标志物、预后指标及治疗靶点的潜在应用价值.
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GSE74602芯片数据中直肠癌关键基因与治疗药物的生物信息学筛选
目的:通过生物信息学方法探寻结直肠癌的诊断标志物及潜在的治疗靶点与治疗药物.方法:从美国国立生物技术信息中心(NCBI)公共数据平台基因表达大棚车(GEO)下载芯片数据GSE74602,包括60个样本,其中30例结直肠癌样本,30例正常结直肠组织样本.用R语言中的Limma包对正常组织和癌症组织进行差异表达分析,用DAVID在线数据库对筛选出来的差异表达基因进行基因本体论(GO)富集分析和京都基因与基因组百科(KEGG)信号通路分析,同时通过STRING在线数据库构建差异表达基因的蛋白互作网络,利用Cytoscape软件进行可视化编辑,并且通过MCODE插件进行子网络模块分析,筛选出结直肠癌发生过程中的核心基因.后,用连通图数据库(cMap)分析具有潜在治疗结直肠癌的小分子药物.结果:总共筛选出231个差异表达基因,包括122个上调基因,109个下调基因.GO分析结果表明,表达上调的基因富集的生物学过程主要包括细胞周期、细胞分裂等,而表达下调的基因富集在免疫反应,细胞内信号级联和防御反应等生物学过程.KEGG通路分析发现表达上调的基因主要参与细胞中氮及矿物质的代谢和细胞中相关物质的分泌(胆汁、胰液)的信号通路,而表达下调的基因主要参与药物代谢、细胞循环以及p53信号传导通路.子网络模块分析发现了一些在结直肠癌发生的调控中起着重要作用的关键基因,如KIF20A、CENPF、NCAPG、PYY、IQGAP3;蛋白互作网络中的差异表达基因被映射到cMap上,筛选出若干个潜在治疗结直肠癌的小分子药物,如紫霉素、去甲骆驼蓬碱、斑鸠霉素等.结论:所发现的关键基因可能会成为诊断结直肠癌新的肿瘤标志物或者治疗结直肠癌的新的靶点;此外,筛选出的小分子药物有可能成为治疗结直肠癌的新型药物.
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一种优化改良的胆汁蛋白质组学研究方法
目的:探索一种可靠、方便、高通量的胆汁蛋白质组学研究的方法.方法:抽取3例胆囊结石和3例胆囊癌患者的胆囊胆汁进行蛋白质提取纯化和定量,然后利用高通量的蛋白质组学研究方法同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)进行蛋白质的鉴定以及定量,并进行生物信息学分析.结果:经浓度和完整性检测,提取的胆汁蛋白质样品的浓度和完整性均达到了iTRAQ实验的要求.经过鉴定,共检测出1323种蛋白质,比传统方法检测出的蛋白质数量显著提高.与结石患者胆汁比较,肿瘤患者胆汁有173种蛋白质明显上调,有345种蛋白质明显下调(变化倍数>1.5,P<0.05).结论:建立了一种可靠的胆汁蛋白质分离、纯化、鉴定、分析的方法,鉴定出的蛋白质数量比传统方法明显增多,更有潜力发现与疾病相关的蛋白质分子,为日后胆汁以及其他体液的蛋白质组学研究奠定了基础.
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表皮生长因子受体与乳酸脱氢酶在胰腺癌中的表达及意义的TIMER数据库分析
目的:应用生物信息学方法探讨表皮生长因子受体(EGFR)及乳酸脱氢酶(LDHA)在胰腺癌局部免疫微环境中的表达及意义.方法:运行TIMER(Tumor IMmune Estimation Resource)数据库,获取178例胰腺癌患者的临床信息,以及患者组织标本中EGFR、LDHA、胰腺癌相关信号分子的表达以及各亚群免疫细胞浸润数据,通过人类蛋白表达图谱,搜索EGFR、LDHA以及胰腺癌相关信号分子的蛋白表达丰度.采用Log-rank检验及Cox比例风险回归模型分析EGFR与LDHA表达以及各亚群免疫细胞与其他临床因素对患者预后的影响,并分析EGFR与LDHA与两者与胰腺癌相关信号分子的关系.结果:胰腺癌组织中EGFR与LDHA mRNA的表达水平均明显高于正常胰腺组织(均P<0.05);在胰腺癌组织中,EGFR和LDHA mRNA呈正相关(P<0.001).EGFR mRNA高表达、LDHA mRNA高表达、低水平CD4+T细胞的胰腺癌患者总体生存率较差(均P<0.05).LDHA是胰腺癌的独立预后因素(P<0.001).EGFR与胰腺癌相关信号分子P38、FOXM1、PD-L1、CSF1、CSF1R表达呈明显正相关,而LDHA与FOXM1、CSF1、CSF1R表达呈明显正相关(均P<0.001).EGFR、LDHA、P38、FOXM1和CSF1R蛋白在胰腺癌组织的表达丰度高于正常胰腺组织.结论:在胰腺癌组织中,EGFR与LDHA的表达升高,两者尤其是LDHA,可能通过对胰腺癌相关信号分子表达及局部免疫微环境的调控,从而影响患者预后.
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进展期胃癌SOX新辅助化疗敏感性相关基因及信号通路的生物信息学分析
目的:探讨与进展期胃癌对替吉奥胶囊联合奥沙利铂(SOX)新辅助化疗敏感性有关的基因及信号通路.方法:收集15例Ⅲ期胃癌患者术后标本,其中6例SOX新辅助化疗后缓解(缓解组)、6例SOX新辅助化疗后未缓解(未缓解组),3例未行新辅助化疗(未化疗组),在用高通量基因芯片法检测各组标本基因表达谱后,以DNA损伤修复和叶酸代谢方面为重点分析对象,用系统性生物信息学技术筛选出差异基因,并通过KEGG来解释每个差异表达基因所在通路.结果:3组标本的基因表达谱存在明显差异.缓解组与未缓解组间的差异基因主要集中在细胞因子相互作用和NK细胞介导的细胞毒性作用通路上.与未缓解组比较,缓解组与DNA损伤修复相关的3个基因(HUS1、RECQL5、XRCC4)明显上调和1个基因(GADD45G)明显下调;3组间在叶酸代谢方面未找到任何差异基因.结论:影响进展期胃癌SOX新辅助化疗敏感性的基因可能与免疫信号传导有关,相关的基因检测对评估胃癌SOX新辅助化疗效果有一定的意义.
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甲状腺癌非编码RNA与mRNA差异表达谱及竞争性内源RNA调控网络分析
目的:通过生物信息学方法分析甲状腺癌预后相关的非编码RNA与mRNA及信号通路.方法:从癌症基因组图谱(TCGA)数据库中下载568例甲状腺癌患者的临床信息及其组织样本的非编码RNA(lncRNA、miRNA)与mRNA数据,筛选出差异表达的非编码RNA与mRNA,对差异表达的mRNA进行功能富集分析与通路分析;构建lncRNA-miRNA-mRNA的竞争性内源RNA(ceRNA)调控网络;结合临床信息进行生存分析获取与甲状腺癌预后相关的非编码RNA与mRNA.结果:共筛选出差异表达的lncRNA 497个(上调93个,下调404个),miRNA 72个(上调5个,下调67个),mRNA 1097个(上调233个,下调864个).功能富集分析结果显示差异表达的mRNA主要参与单组织过程、单组织细胞过程、刺激反应等生物学过程,受体结合、分子功能调节、钙离子调节等细胞功能以及细胞、细胞膜、细胞外组件等细胞构成过程.通路分析结果显示差异表达的mRNA主要参与神经反应受体-配体相互作用、细胞因子-细胞因子受体相互作用、肿瘤转录失调等信号通路的调节.构建的lncRNA-miRNA-mRNA ceRNA互作网络中,有2个差异表达lncRNA(MIR181A2HG、OPCML-IT1),1个差异表达miRNA(miRNA-184)和2个差异表达mRNA(E2F1、SALL3)与甲状腺癌的总体生存期明显有关(均P<0.05).结论:所筛选的非编码RNA与mRNA以及相关信号通路在甲状腺癌的预后密切相关,并为甲状腺癌发生、发展机制的研究提供了新的方向.
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基于生物信息学方法的胰腺导管腺癌预后风险标志物筛选
目的:应用生物信息学方法筛选胰腺导管腺癌的预后风险标志物.方法:从TCGA数据库下载胰腺导管腺癌患者的临床资料、miRNA和基因表达谱数据.然后应用弹性网络Cox比例风险回归(EN-Cox)模型、受试者工作特征(ROC)曲线和生存分析筛选出与胰腺导管腺癌预后风险明显相关的miRNA和基因.后,对筛选到的预后风险基因与miRNA的潜在靶基因进行文献挖掘及功能分析.结果:经过数据预处理,共得到137例胰腺导管腺癌患者的完整临床资料及797个miRNA和19 969个基因表达谱数据.基于λ=0.107的参数值,EN-Cox分析筛选出了包括54个基因和5个miRNA在内的59个潜在的预后风险因素;根据ROC曲线确定病例分组的截断值,并绘制Kaplan-Meier曲线,后共筛选出17个胰腺导管腺癌预后风险标志物(均P＜0.05),包括16个基因和1个miRNA(miRNA-125a).在16个预后风险基因中,谷胱甘肽S转移酶μ4(GSTM4)、可诱导T细胞共刺激分子配体(ICOSLG)、精子发生相关2(SPATA2)同时又是miRNA-125a的靶基因;只有GATA结合蛋白1(GATA1为转录因子编码基因.结论:所筛选的因子在胰腺癌中的作用还有待阐明,并有望成为判断胰腺导管腺癌预后的指标及治疗靶点.
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基于基因芯片的前列腺癌转移高表达VCAN基因的生物信息学分析
目的 利用生物信息学方法分析前列腺癌转移相关VCAN基因以及蛋白的结构,为进一步研究其功能和参与的调控机制提供一定的理论依据.方法 在公共基因芯片数据库(GEO)中下载前列腺癌转移的相关基因芯片数据,利用BRB-ArrayTools软件、protparam、SMART、SignalP 4.0、TMHMM、NetPhos2.0、PredictProtein、SWISS-MODEL、GO、KEGG、STRING等生物信息学工具进行数据挖掘及生物信息学分析.结果 共筛选出前列腺癌转移共同差异基因73个,其中表达上调21个,表达下调52个,其中对前列腺癌转移高表达基因VCAN进行生物信息学发现,VCAN蛋白由3 396个氨基酸组成,该蛋白含有1个IG结构域、2个Link结构域,1个EGF结构域、1个EGF_CA结构域、1个CLECT结构域和1个CCP结构域,主要参与细胞黏附、透明质酸结合、钙离子结合、糖胺聚糖结合、细胞外基质、细胞黏附分子等分子功能及信号通路.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,VCAN可能在前列腺癌转移中发挥重要作用,有望成为前列腺癌转移的早期诊断标志物和治疗的新靶点.
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大肠癌相关抗原基因CRC-L-10的生物信息学分析
目的探讨推测CRC-L-10基因的生物学功能与特性.方法应用美国国家生物信息中心(NCBI)的核酸数据库、EST数据库和相应软件对大肠癌相关抗原基因CRC-L-10的组织分布情况及其基因和蛋白质序列进行分析.结果大肠癌相关基因CRC-L-10定位于15q25.2,长开放阅读框为579 bp,编码192个氨基酸,广泛表达于许多正常组织如前列腺、肌肉、皮肤等,但在肝癌、卵巢癌、睾丸癌、结肠癌等肿瘤组织中表达明显上调,而在相应正常组织中低表达.结论大肠癌相关抗原基因CRC-L-10编码的抗原可能与人类多种肿瘤的发生发展密切相关.
