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艰难梭菌感染:临床表型与细菌毒素相关吗?
艰难梭菌(C.difficile)是院内获得性腹泻和伪膜性肠炎的首要病原体,产毒菌株主要通过产生毒素A和毒素B引起腹泻、肠道炎症甚至肠坏死.有研究表明,C.difficile在体内的产毒水平是影响C.difficile相关性疾病(CDAD)临床表型的重要因素,而细菌毒素与临床表型的具体联系尚不明确.本文主要针对CDAD临床表型以及毒素蛋白的结构、功能及其调控等方面进行论述,探讨细菌毒素与临床表型的关系,为进一步深入研究C.difficile的致病机制并探索新的药物治疗靶点奠定理论基础.
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基于网络药理学的药物研发新模式
分析10年来国际上新药研发失败率达30%的原因,反思近代此类生物医药研究的哲学理念与研究模式,介绍国际上向现代生物医药研究模式转化的新趋势,即侧重综合,从功能基因组学、蛋白组学、系统生物学、网络药理学等多维视角来研究复杂疾病的病理网络,提出新药研发的策略应针对这种病理网络的多种(而非个别)相关基因及其调节蛋白进行干预才能有效影响疾病.另外,介绍国际上在"疾病-基因-靶点-药物"网络研究上的概况和基于网络药理学的药物研发新模式,包括网络药理学的分析方法和多向药理学设计策略,并对这类研究中存在的问题和挑战作了分析.
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基于时间序列表达数据基因调控网络模型的研究进展
基因间的调控是随时间、环境变化的动态事件,基因调控网络是一个连续而复杂的动态系统,基于时间序列的基因组DNA微阵列为研究者提供了构建动态调控网络的工具.本文介绍几种基于时间序列基因表达数据调控网络模型(时序布尔网络、微分方程、动态贝叶斯等),分析几种模型的优缺点,并展望未来的研究趋势.
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基因调控网络模型构建方法
基因调控网络的研究从基因之间相互作用的角度揭示复杂的生命现象,是功能基因组学研究的重要内容,也是当前生物信息学研究的前沿.基因芯片技术在生物信息学中的应用为基因调控网络的研究提供大量可供研究与分析的基础数据.本文介绍了基因调控网络的起源与近年来的发展情况,详细说明了基因调控网络构建的前提与基本原理,并分析几种经典调控网络模型:布尔网络模型、线性及非线性模型和贝叶斯网络模型,阐述各种模型构建的基本原理和算法,结合基因芯片的数据特点,探讨各种模型的优缺点及其适用情况,对各种网络模型进行分析与总结.
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A771726对HaCaT细胞内核因子кB靶基因的转录调控
来氟米特(LFM,其活性代谢产物为A771726)是一种新型的抗炎及免疫调节药物[1].核因子-кB是具有多向性转录调节作用的核因子,其多样性的亚基构成和多种I-кB形式,在机体中形成了复杂的基因调控网络,该网络的异常与许多皮肤病的发病有关.本实验采用携带报告基因的质粒(由三个重复序列串联而成,每个重复序列包括一个HIV-1增强子和前后排列的两个кB序列,当转录因子与кB位点结合后,可使转录明显增强,并引起下游的报告基因Luciferase表达)转染HaCaT细胞,观察A771726对表皮细胞内核因子кB靶基因转录调控的影响.
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基于生物信息学的未分化甲状腺癌关键发病机制及其潜在干预靶点研究
目的:阐明未分化型甲状腺癌(ATC)的分子病理状态,并挖掘其潜在的干预策略.方法:利用GEO数据库联合R语言分析ATC组织与正常甲状腺组织差异表达的基因;利用京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路数据库和基因本体(GO)数据库对差异表达的基因进行富集和功能注释;基于STRING数据库及Cytoscape软件构建蛋白质相互作用网络,分析其关键网络节点和基因簇;后采用L1000CDS2数据库预测ATC的潜在治疗药物.结果:共获得2087个差异表达基因.与正常甲状腺组织相比,ATC组织细胞内信号通路及肿瘤微环境均发生显著改变,包括PI3 K-Akt信号的持续激活、p53通路的激活、炎症反应、细胞外基质重塑等.蛋白质相互作用网络提示存在3个重要的基因簇和9个关键节点.将差异表达基因与L1000CDS2数据库进行比对后发现22个能够逆转ATC病理状态的潜在化合物.结论:本研究揭示了ATC发病机制中的关键节点,为ATC的治疗提供了潜在的靶点.
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小鼠心脏发育相关基因调控网络的生物信息学分析
Nkx2.5,Mef2c,Gata4/5/6,Tbx5和Hand1等基因作为脊椎动物心脏发育相关基因调控网络的核心基因,对脊椎动物的心脏发育起核心调控作用.本研究主要通过对小鼠心脏发育相关核心基因的生物信息学分析,研究Nkx2.5,Mef2c,Gata4,Gata6,Tbx5和Hand1等核心转录因子之间的相互调控关系,得到小鼠心脏发育的核心基因调控网络(GRNs).与文献中总结的小鼠的GRNs作比较,发现Nkx2.5在小鼠心脏发育基因调控网络中的核心地位没有改变,并且Nkx2.5在网络中主要扮演了调控者的角色,它直接调控很多转录因子.Gata4是另一个主要起调控者作用的转录因子.另外小鼠的Mef2c和Hand1处于被多个转录因子调控的地位.变化比较大的是Tbx5所涉及的调控网络,主要有两点:Nkx2.5对Tbx5的表达有没有调控作用以及Tbx5对自身的表达有没有调控作用.研究表明生物信息学分析对具体实验研究有一定方向性指导意义.
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基于动态贝叶斯网构建基因调控网络
动态贝叶斯网络(dynamic bayesian network,DBN)是一种基于时序表达数据构建基因调控网络的重要方法.然而目前的DBN方法因计算时间太长,结构不稳定,准确度低,对有效性有很大影响.根据动态贝叶斯网络的度量可分解性质,将动态贝叶斯网络分为初始网络与转移网络分别进行结构寻优,在寻优时将基于静态贝叶斯网络的大权重生成树算法与贪婪搜索算法相结合,移植入动态贝叶斯网络中,建立基因调控网络模型.提出了一种从时序数据中构建基因调控网络的方法,克服了贝叶斯网络不能描述循环调控的缺陷,也从规模上简化了网络构建问题.通过与相关实验文献的对照,验证了提出方法的有效性,网络学习时间明显缩短,网络结构更加稳定.
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微小RNA-449在肿瘤中的作用及其调控机制
超过50%的微小RNA (miRNA)定位于肿瘤相关的基因组扩增区域或脆性位点,可具有癌基因或抑癌基因的功能.近年来研究显示,在人类胃癌、肺癌、卵巢癌等恶性肿瘤中miR-449表达降低,被认为是一个抑癌miRNA.miR-449表达异常可能与肿瘤的发生和发展过程密切相关,研究其功能及调控机制,可为肿瘤诊断、治疗和预后判断提供重要线索.
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基因芯片新技术及其在生物和医学领域的应用
随着包括人类基因组计划(HGP)在内的许多物种的基因组计划的完成,大量基因组数据信息迅速积累,使研究者能够不再局限于通过一个或少数几个基因片面地探索生命的奥秘,而能够大规模地系统分析特定状态下,生命个体或群体表现出的完整的生命过程.
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ATDC蛋白在大肠癌中的表达及意义
目的 探讨共济失调性毛细血管扩张D组互补基因(ATDC)表达在大肠癌的发生发展中的作用及其临床意义.方法 应用免疫组织化学方法检测大肠癌病人癌组织和正常大肠组织中的ATDC蛋白表达和定位,Westemblot和RT-PCR定量ATDC蛋白的表达水平,分析ATDC蛋白和临床病理参数之间的关系.结果 ATDC蛋白在正常组织和癌组织表达差异有统计学意义(P<0.05),癌组织中ATDC表达在性别、年龄、Dukes分期因素之间差异无统计学意义,在淋巴结转移及分化程度因素间差异有统计学意义(P<0.05).结论 ATDC在癌组织中表达升高提示其可能参与了肿瘤的发生发展.检测ATDC表达对于大肠癌的诊断和判断预后有一定的意义.
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多尺度分析及其在生物医学研究中的应用
多尺度分析在生物医学的研究中正在发挥着越来越重要的作用,在医学图像分析和复杂生物系统的研究中有比较深入的研究,也将是蛋白质结构预测和基因调控网络研究中的重要方法.
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S系统及时序布尔网络模型构建鼠疫耶尔森菌基因调控网络的初步研究
目的 应用S幂率系统构建鼠疫耶尔森菌小尺度基因调控网络.方法 收集鼠疫耶尔森菌基因时间序列表达数据,数据经预处理后,分别用布尔网络模型和S幂率系统网络模型构建小尺度基因调控网络,并对两个网络结构进行比较.结果 应用布尔网络模型构建的小尺度基因调控网络中存在2种基因调控模式,而应用S幂率系统网络模型构建的小尺度基因调控网络中存在4种基因调控模式.结论 S幂率系统可用于构建基因调控网络模型.
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基因芯片的研究和应用
在生命体中基因信息的阅读、贮存、转录和翻译均通过分子识别的规则来进行.基因芯片把大量基因探针集成在一起,通过与被标记的若干靶核酸序列互补匹配,利用基因芯片杂交图像,便可根据碱基互补匹配的原理确定靶基因的序列.基因芯片可以大大推进包括人类(后)基因组计划在内的各类基因组研究;寻找和发现新的基因及其功能;基因芯片可为研究基因调控网络及其机理,揭示不同层次多基因协同作用的生命过程提供手段,将在研究人类重大疾病如癌症,心血管病等相关基因及作用机制方面发挥巨大的作用,基因芯片在疾病的诊断和预测,个体化治疗,高通量药物筛选和合理用药等方面都有重要应用.
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热休克蛋白对细胞热损伤的保护作用与机制
随着科技发展,人们生活方式的改变,由热力、化学物质、电能、放射线等引起的皮肤、黏膜、甚至深部组织的损害逐渐增多,其中以皮肤热力烧伤常见.因此,如何提高细胞热耐受能力、维持细胞内环境稳定、促进烧伤创面的愈合成为临床研究重点.自1962年Ritossa首次从果蝇观察到热休克反应(heat shock response,HSR)以来,人们发现热休克反应是与细胞内许多其他信号通路有联系的高度保守的基因调控网络,并为细胞提供适应环境和生存的能力[1].目前人们公认生物的HSR遵循精密且高度保守的分子应答模式,即合成某些蛋白的基因被关闭,而热休克蛋白(heat shock protein,HSP)基因的激活却使得大量的HSP优先合成并通过胞浆入核转位以提供细胞保护作用[2].HSP在各方面的研究都取得了不少的进展,其中热应激条件下对机体细胞的保护作用是其一个重要的研究方向,本文就热休克蛋白在细胞热耐受和凋亡两个方面的保护机制作简要的综述.
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微小RNA在骨关节炎中的研究与应用
骨关节炎(OA)是影响关节疼痛和功能障碍的主要疾病,目前常用的治疗药物有非甾体抗炎药、选择性的环加氧酶抑制剂(COX-2)、激素类和透明质酸等.药物缓解OA的疗效有限,并不能逆转关节软骨的损失[1],并存在很多不良反应,临床治疗效果并不满意.因此,需要深入研究和发现导致OA的确切病因和调控机制.近年来,参与OA病理生理过程的微小RNA(microRNA,miRNA)基因调控网络逐渐被研究,miRNA以其重要的生物学功能参与了细胞的脂类新陈代谢,在细胞凋亡、分化和器官的发育过程中发挥巨大作用,其调控机制也逐渐明了,日益引起研究人员的关注[2].
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MicroRNA与食管肿瘤的研究进展
微小RNA(miRNA)是一类在动植物中广泛存在的非编码的小分子RNA,约20 ~ 24个核苷酸长度,在细胞核和细胞质中由RNA聚合酶通过序列加工而成.目前人体已发现533个miRNA基因,占人体基因总数的2% ~ 3%,调控人体近1/3基因的功能,表明miRNA分子是基因调控网络中的核心成分.本文将就miRNA的生物学特性、功能、作用机制及与食管肿瘤的相关性研究等作如下综述.
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基因调控网络建立的生物动力学方程研究
目的 基于基因表达的时空特性,寻求一种新的描述基因调控网络的生物动力学方程模型.方法 从生物物种竞争动力学系统的角度出发,提出一种新的Lotka-Volterra微分方程模型,并应用于基因的时间序列表达数据.结果 将建立的微分方程应用于酵母基因的表达调控网络研究,得到了调控关系的预测结果,并与试验结果进行了比较研究. 结论 本研究的预测结果与试验结果基本吻合,该模型弥补了其他模型的不足,是一种新的有价值的基因表达时空微分方程模型.
关键词: 基因调控网络 Lotka-Volterra方程 酵母基因表达 -
互信息关联模型在基因调控网络构建中的应用
目的 基因的表达受其它基因的影响较大,基因之间相互影响、相互制约的关系构成了复杂的基因表达调控网络.本研究基于基因表达的时空特性,寻求一种新的描述基因表达调控网络的方法.方法 根据信息熵确定属性权重,对各时间点进行加权聚类;根据互信息相关理论,确定相关系数,分析基因之间的调控关系.结果 得到各基因之间的调控矩阵,进一步进行图像可视化.结论 利用信息熵理论得到信息熵相关系数后,可以根据两两基因之间信息熵相关系数的大小确定基因之间的调控关系,从而得到基因之间的生物学关系.该方法计算简便,结果更为合理,可以从整体上了解生物细胞的生长过程,把握基因之间的相互关系,特别是对于发现基因的新功能有较好的效果,并为进一步的生物学实验提供了相关依据.
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Intersectin的基因功能及相关信号通路
交叉蛋白(Intersectin,ITSN)作为一类在进化上高度保守且广泛表达的支架/接头蛋白,具有多种生物学功能.近年来的研究发现,ITSN除了在细胞胞吞/胞吐过程及神经递质的传递过程具有重要作用之外,还具有介导信号通路转导的功能,如Ras、肿瘤生长因子β(TGFβ)、表皮生长因子(EGF)等.本文对ITSN的基因功能及相关信号通路的研究进展进行综述.