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骨质疏松症遗传相关基因的生物信息学研究
目的 建立基于骨质疏松症遗传相关基因的蛋白质相互作用网络,发现其中其中包含的分子复合物和未经研究或研究较少的与骨质疏松症相关的蛋白质.方法 基于OMIM数据库中与骨质疏松症发生相关的177个遗传基因,应用 Cytoscape软件及其插件Agilent Literature Search,进行PUBMED文献的文本数据挖掘,建立骨质疏松症的蛋白质相互作用网络;应用MCOMD算法,探测网络中的分子复合物,并对分子复合物包含的蛋白质进行GO分析,分析包括分子功能、生物学通路、细胞组分.结果 骨质疏松症的蛋白质相互作用网络包含863个节点(蛋白质)、2925条边(相互作用关系)、4个高度关联的分子复合物.这些分子复合物内的18个蛋白质与骨质疏松症的关系未经研究或研究较少.结论 基于OMIM数据库,可建立骨质疏松症的蛋白质相互作用网络,发现未经研究或研究较少的骨质疏松症关联蛋白质.
关键词： 骨质疏松症 在线人类孟德尔遗传数据库 蛋白质相互作用网络 分子复合物 基因本体论 -
应用磁共振波谱代谢组学和基因本体论建立食管癌患者病理分期预测模型的研究
目的 结合代谢组和计算生物学技术,探索食管癌代谢表型与病理分型的关系,发现食管癌患者代谢网络扰动机制,建立可用于术前快速对肿瘤进行精准分期的方法.方法 前瞻性队列研究设计,研究起止时间为2013年4月至2016年1月.纳入2013年5月至2014年4月在四川省人民医院确诊食管癌拟行手术患者,收集血清标本进行磁共振波谱代谢组学检测,绘制不同分期患者的血浆代谢指纹图谱.采用主成分分析、偏小二乘法和支持向量机进行数据处理,并基于基因本体论(G0)方法建立代谢型-酶学网络-GO通路回溯分析技术探索调控食管癌代谢网络异常的酶-基因网络调节机制,终建立食管癌分期定量预测模型.所有数据处理过程均在高性能计算平台上使用Matlab完成.计量资料的组间比较采用Wilcoxon秩和检验(非正态分布)或方差分析(正态分布).计数资料采用x2检验或Fisher确切概率法.结果 纳入不同TNM分期食管癌患者20例,不同分期患者组间年龄无差异(F=1.086,P＞0.05),体重指数无差异(F=1.035,P＞0.05),肿瘤距门齿距离无差异(F=1.078,P＞0.05),其血浆磁共振波谱指纹图谱可特征性区分不同肿瘤分期.在不同TNM分期的患者中,其血浆代谢池中存在明显的代谢物差异:与ⅡB、ⅢA、Ⅳ期患者相比,ⅠB、ⅡA期患者血清中丁酮、乙醇胺、同型半胱氨酸、羟基丙酸、雌三醇浓度升高,而糖蛋白、肌酸、胆碱、异丁酸、丙氨酸、亮氨酸、缬氨酸水平降低.经过计算,终筛选出4个代谢标志物:乙醇胺、羟基丙酸、同型半胱氨酸、雌三醇.GO分析表明,调控这4个关键代谢标志物的是54对酶和基因.以此为基础建立了基于磁共振波谱的食管癌TNM分期定量预测模型,交叉验证结果表明,该预测模型的均方根误为5.3,R2 =0.47(P =0.036),预测效果良好.结论 基于代谢组学和酶-基因调节网络分析的系统生物医学方法能定量描绘中晚期食管癌患者代谢网络的扰动,且通过血浆磁共振波谱检验,能成功进行术前快速的食管癌患者临床分期.
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肺鳞癌中miR-144靶基因预测及其生物信息学分析
目的:分析miR-144靶基因在肺鳞癌中参与的信号通路生物过程.方法:分析TheCancerGenomeAtlas网站中肺鳞癌患者的miR-144的表达量及生存曲线;预测miR-144靶基因并通过表达数据筛选影响肺鳞癌进展基因;BinGo软件对候选靶基因进行GO注释分析,利用DAVID网站预测其信号通路.结果:miR-144表达量高有利于延长肺鳞癌患者生存时间.综合4个靶基因数据库发现miR-144有72个预测结果,其中45个在肺鳞癌患者癌与癌旁组织间表达存在差异.其中部分候选靶基因参与胞核及星形微管的组成,参与上皮细胞增生、RNA合成.通路分析显示部分候选靶基因参与Ras、Wnt、Hippo等信号通路.结论:45个miR-144候选靶基因通过多条信号通路及生物过程调节细胞生命活动,影响肿瘤患者生存预期.
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miR-126对男性喉癌患者进展影响的生物信息学分析
目的 通过预测分析miR-126的靶基因,为研究miR-126影响男性喉癌患者进程的作用机制提供理论支持.方法 分析肿瘤基因组图谱(TCGA)数据库中miR-126对男性喉癌患者的具体影响,寻求miR-126影响男性喉癌患者的靶基因,通过DAVID数据库对有效靶基因进行基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析.结果 miR-126高表达可提高男性喉癌患者总生存率(OS),且在正常组织中高表达;miR-126的58个靶基因中有7个(DNMT1、GRIN2B、L2HGDH、PIK3R2、PTPN7、SIRT1、TWF1)对生存有影响;GO富集分析发现有效靶基因参与异染色质形成和细胞代谢活动;KEGG通路富集分析发现PIK3R2、SIRT1主要通过AMPK和FoxO信号通路影响细胞代谢和凋亡过程.结论 miR-126可以提高男性喉癌患者的OS,这种作用可能是通过其靶基因调节细胞代谢及凋亡过程实现的.
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基因本体论结合蛋白质互做网络筛选鼻咽癌放射抗拒的相关基因
鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)是我国南方地区常见的恶性肿瘤之一,放射治疗是其主要的治疗方法.然而,鼻咽癌放射治疗后仍有约30%的患者局部复发、约20%局部残留,其原因可能与治疗过程中存在放射抗拒相关.目前,关于辐射抗拒的发生机制尚不明确,仍没有一种能够有效预测放射敏感性的分子标志物.
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基因表达谱芯片分析人肺腺癌干细胞与肺正常干细胞的差异基因表达
目的 比较肺腺癌干细胞与正常肺干细胞基因表达水平的差异.方法 应用Cdna 微阵列技术对肺腺癌和正常肺来源的干细胞的基因表达情况进行检测和比较,采用流式细胞分离技术分离2种干细胞,抽提细胞总RNA、扩增、Cy3染色后,与Agilent 4×44K人全基因组芯片杂交,扫描荧光信号,以Agilent feature extraction数据分析软件分析荧光信号,挑选差异表达基因,进一步对差异表达基因进行GO分析和pathway分析;以Qrt-PCR验证芯片结果.结果 在肺干细胞全基因组约41 000个基因中,肺腺癌和正常肺来源干细胞的差异表达基因多达5 798个(Cut off=2.0);Agilent feature extraction数据分析软件显示2种细胞有明显不同的表达谱;GO分析表明在生物过程中,生物调节相关的差异表达基因占41%,其它比例较高的有细胞组分形成和发生、包内信号级联放大、细胞分化、细胞周期等;在分子功能中, 72%的差异表达基因与结合有关,其它比例较高的包括转移酶活性、激酶活性和酶调节活性;在细胞组分方面,分布比较平均,包膜占13% ,其它为非膜结合细胞器、胞外区、细胞组分、大分子复合物组分等;pathway分析显示wnt通路有明显差异,共有14个基因表达差异明显.原癌基因中共有11个原癌基因的表达发生了差异性改变,有3个基因上调倍数超过了10,分别是RAB25、MERTK、EGFR,而AKT3下调达到10倍.Qrt-PCR结果与芯片结果比较,差异无统计学意义(P0.05).结论肺腺癌干细胞与正常肺干细胞在基因表达水平有明显差异.
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结合基因本体论和计算机模式识别技术筛选应答神经损伤的重要效应基因
目的 利用基因本体论(gene ontology,GO)方法结合计算机模式识别技术从基因芯片的海量数据中筛选出应答神经损伤的重要基因,并选择一种可能的关键基因Cd44对生物信息学结果进行验证.方法 利用MATLAB软件对基因芯片数据(GSE26350)进行数据挖掘和GO分析,利用不同功能模块的基因在主成分得分图上的位置分布,从得出的核心基因分子谱中选择Cd44.干扰Cd44与其配体硫酸软骨素C(chondroitin sulfate C,CSC)的正常结合,观察其对神经突起延伸的影响.结果 GO分析结果显示,主成分得分图上红色* 标记的第1类基因在分子功能方面主要与信号传递、受体活动和蛋白结合等相关.Cd44是此类基因6个外围效应蛋白基因之一,其功能多样.向培养的神经元培养基中添加不同试剂干扰CSC与Cd44的正常结合可不同程度缓解CSC对神经突起延伸的抑制作用.结论 本实验初步证明CSC与筛选出的神经元表面分子Cd44的结合可抑制神经突起的延伸,这说明利用GO分析基因芯片可筛选出特定生理过程中的重要分子.
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膀胱肿瘤蛋白质表达谱及生物标记发现
目的 分析浅表膀胱肿瘤蛋白质表达谱的特点及膀胱肿瘤-间质相互作用,探讨膀胱癌尿液蛋白质芯片的发现.方法 前瞻性收集浅表膀胱移行细胞癌标本4例,激光捕获显微切割获得纯化的浅表膀胱肿瘤细胞以及间质细胞;二维液相色谱分离多肽混合物,电喷雾串联质谱鉴定蛋白质;生物信息学方法分析鉴定蛋白质.所得结果与已发表文献进行比对.结果 4例浅表膀胱移行细胞癌标本中775个蛋白质共同表达.612个蛋白质具有基因本体论(GO)生物学途径注解.40、25个GO生物学途径术语为浓集、缺失表达.表达谱浓集表达蛋白质集中于代谢途径.117个蛋白质共同表达于肿瘤细胞以及间质细胞,其中73个定位于已知生物通路.属于细胞粘附、细胞增殖、细胞分化类别的蛋白质是尿液中检测肿瘤的良好的生物标记候选蛋白.结论 浅表膀胱肿瘤蛋白质表达谱研究对理解肿瘤细胞生物学、肿瘤间质相互作用提供了理论基础,并为从尿液中发现生物标记提供了候选蛋白.
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基于表达谱芯片技术的肾阳虚证研究
目的 研究肾阳虚证的差异基因表达谱.方法 利用Agilent4 * 44K表达谱芯片对4例肾阳虚证患者组和4例平和体质组进行差异基因表达谱的筛选,通过生物信息学对差异基因进行功能分析.结果 肾阳虚证患者和平和体质组之间筛选出了642个显著性差异基因,其中一些基因(C13orf18和BMX等)在既往研究中已经被发现过.GO和Pathway分析发现这些差异基因的功能主要集中在糖代谢、酶活性功能和免疫代谢通路上.结论 表达谱芯片可以从整体基因水平上对肾阳虚证的发病机理进行研究,为疾病的诊断和治疗提供思路.
