基于生物信息学方法对扩张型心肌病患者中衰老相关基因的综合分析

目的利用生物信息学方法综合分析扩张型心肌病(DCM)患者中衰老相关基因。方法从CellAge数据库提取衰老细胞相关基因,GEO数据库中与DCM相关的数据集GSE19303、GSE17800和GSE42955,然后利用R语言鉴定出GSE19303和GSE17800的差异表达基因。从衰老相关基因和差异表达基因中选择的差异表达衰老相关基因(DESRGs)通过GO、KEGG和PPI网络进行分析,基因表达和ROC曲线筛选诊断基因,构建诊断基因的miRNA-基因网络。结果共验证出10个DESRGs,即LSAMP、RMI2、EMILIN1、CERCAM、MAP3K7CL、CNN1、MMP3、UCHL1、PLK4、APEX2,经GO分析上述差异基因的生物学过程主要集中在胶原代谢过程、细胞成分生物发生的正调控、丝裂原激活蛋白激酶级联的负调控的生物学过程和通路中。GSE17800和GSE42955数据集DCM组与对照组DESRGs表达水平除MAP3K7CL、MMP3、UCHL1、APEX2外,其余6个DESRGs差异均有统计学意义(P<0.05)。ROC分析显示GSE17800所有DESRGs基因的AUC均大于0.65,其中RMI2(AUC=0.916,95%CI=0.832~0.977)的诊断价值最高,其次是PLK4(AUC=0.850,95%CI=0.683~0.961)。在GSE42955验证集ROC分析结果发现,除CERCAM外,其余DESRGs基因的AUC均大于0.65,其中RMI2(AUC=0.917,95%CI=0.781~0.986)的诊断价值最高,其次是PLK4(AUC=0.833,95%CI=0.591~0.964)。以AUC>0.8为标准选择诊断基因,训练集和验证集中重叠的诊断基因有:RMI2和PLK4,具有较高的诊断价值。结论LSAMP、RMI2、EMILIN1、CERCAM、MAP3K7CL、CNN1、UCHL1、PLK4、APEX2等DESRGs可能参与了DCM的发生发展,RMI2和PLK4为DCM的潜在特异性生物标志物。

人脐带间充质干细胞移植对老年痴呆小鼠脑、肝组织中衰老相关基因表达的影响

目的:研究人脐带间充质干细胞(h UC-MSCs)静脉移植对APP+转基因鼠衰老的调控作用,并从衰老相关基因角度探讨MSCs延缓衰老的机制。方法:采用PCR技术对老年痴呆APP+转基因鼠进行分子鉴定;将传至第3代的h UC-MSCs细胞密度调整为1×106m L-1后进行尾静脉移植。移植h UC-MSCs 3周后,通过Morris水迷宫实验从行为学水平检测干细胞移植对APP+转基因鼠的延缓衰老作用(检测小鼠的学习记忆能力),然后采用荧光定量PCR和Western blot法检测h UC-MSCs移植后小鼠脑及肝脏组织中与衰老相关的基因及蛋白[沉默信息调节因子2(Sirt2)、增殖细胞核抗原(PCNA)、p16、p21、p53]表达的变化。结果:该实验共鉴定出12只APP+转基因鼠。与对照组相比,移植组小鼠逃避潜伏期时间明显缩短、穿越平台次数增加、在平台所在象限停留的时间延长,差异具有统计学意义(P均<0.05)。移植组APP+转基因鼠的脑及肝脏组织中PCNA和Sirt2基因的mRNA和蛋白相对表达量升高,p21及p53基因相对表达量降低(P均<0.05),而p16基因表达变化不明显(P>0.05)。结论:APP+转基因鼠经h UC-MSCs静脉移植治疗,学习记忆能力显著提高,延缓衰老作用明显,涉及衰老标志基因p21、p53、PCNA、Sirt2等表达调控改变,这些衰老标志基因之间相互联系,可能构成细胞衰老的基因调控链。

天麻素对快速衰老小鼠大脑组织衰老相关基因表达的影响

目的研究天麻素对快速衰老小鼠(SAM)海马及其大脑额叶皮质中衰老相关基因表达的影响。方法采用RT-PCR方法对给予天麻素的SAM-P/8小鼠海马及额叶皮质中衰老相关基因的mRNA表达变化进行分析。结果所检测的衰老相关基因在SAM-P/8小鼠的海马和额叶皮质中均有表达。成年鼠应用天麻素组与成年组比较,在海马组织中SCN2BmRNA表达增加,Sortilin-1mRNA表达减少,MAP1BmRNA和RAP2AmRNA在额叶皮质中表达增加。老年鼠天麻素组MAPKK4、Sortilin-1和Rab6A在海马和额叶皮质中表达均比老年组减少。结论天麻素在分子水平上可能是通过调节部分衰老相关基因的表达水平来发挥其抗衰老作用,但对于衰老晚期,基因调控抗衰老的作用不明显。

细胞衰老相关基因的探索

细胞衰老与个体衰老、机体自我保护及细胞癌变等多种重要生理、病理现象密切相关 ,其机制研究可望应用于癌症治疗 .

主要干性基因与衰老相关基因表达水平的相互拮抗关系

目前广泛地利用传统的体细胞衰老理论和方法对成体干细胞衰老进行研究,忽视了成体干细胞特有的自我更新功能和相应的干性基因的作用.干性基因的下调可能是导致间充质干细胞衰老的主要原因.通过查阅相关资料发现主要干性基因与衰老相关基因表达水平的相互拮抗关系,这体现在以下4个方面:a.干细胞衰老伴随着干性基因的下调;b.干性基因表达抑制细胞的衰老;c.干性基因抑制衰老相关基因的表达;d.抑制衰老相关基因促进干性基因的表达.干性基因与衰老相关基因的表达水平存在相互拮抗关系,这为成体干细胞衰老可能源于成体干细胞的干性降低的观点提供了坚实的分子基础.

赤霉素对棉花叶片衰老相关基因表达的影响

以中棉所10号未衰老和衰老的棉花叶片为材料,构建数字化表达谱文库,通过比较2个表达谱数据发现:赤霉素合成的关键基因GA3ox、GA20ox,乙烯合成的关键基因ACS6和促进叶片衰老基因NAP、SAG18均显著上调表达,利用荧光定量技术证明了这几个基因的表达谱数据结果可靠。用浓度30μg.μL-1和100μg.μL-1的赤霉素处理棉苗,通过荧光定量技术分析ACS6、NAP和SAG18在不同浓度赤霉素处理下和对照中的表达变化,结果表明:用不同浓度的赤霉素处理棉花可以抑制NAP、SAG18的表达,但是在处理6 h后却促进了乙烯合成基因ACS6的表达,初步推断赤霉素可能通过与乙烯的协同作用调控叶片的衰老。本试验结果将为进一步研究赤霉素对叶片衰老的作用机理奠定基础。

长寿及衰老相关基因研究进展

长寿是人类追求的共同目标。通常认为，环境与遗传两大因素共同决定了寿命。近年来，长寿的遗传学研究倍受关注．大量衰老及长寿相关基因的研究结果逐步揭示了生理功能、代谢途径等对长寿的重要影响。本文就近年报道影响长寿和衰老的基因作简要概述。

毛竹叶片衰老特性及衰老相关基因的筛选和鉴定

收集野外定植3年的毛竹秆上具有明显衰老渐进特征的叶片簇,测量这些叶片的光合代谢效率(Fv/Fm)及叶绿素含量,建立毛竹不同衰老阶段叶片形态与其光合效率之间的关系.在此基础上,通过生物信息学方法(BLASTn)筛选出113个毛竹基因组中与水稻叶片衰老调控相关的同源基因,并检测这些基因在毛竹叶片发育和衰老过程中的表达趋势,鉴定一些与毛竹叶片衰老相关的标志基因.结果显示,毛竹叶片在衰老过程中其叶片的光合效率和叶绿素含量均出现显著下降;在筛选的113个基因中有86个基因在叶片中表达,其中32个基因在叶片衰老过程中没有变化,41个基因随着叶片衰老出现显著下调,13个基因出现明显上调.这些表达变化的基因与水稻中鉴定的同源基因在旗叶衰老过程中的表达模式基本一致,因此这些基因很可能在毛竹叶片衰老过程中也发挥同样的功能.

补肾益脑片对加速衰老小鼠P10/Ta小鼠神经细胞衰老相关基因表达的调节

目的研究补肾益脑片抗衰老的分子机制。方法应用DDRT-PCR研究补肾益脑片提取物对SAM(senescence-acceler-ated mouse)P10/Ta小鼠原代培养的神经细胞基因表达的影响。结果发现了10个差异表达片段,分别与下列基因或转录产物同源:小鼠mRNA克隆IMAGE4235872,小鼠RIKENcDNA A730024A03基因mRNA,小鼠血清淀粉样蛋白A3(SAA3),异种核蛋白A0(HNRNP A0),小鼠OVCA1(Dph211)mRNA,蛋白酶体26S亚单位,ATP依赖线粒体RNA螺旋酶,小鼠线粒体核蛋白S31(Mrps31),小鼠CX43 gene,小鼠tRNA-Ile.结论补肾益脑片可能通过影响与衰老相关的基因表达发挥抗衰老作用。

马铃薯衰老相关基因的电子克隆与生物信息学分析

利用电子克隆获得马铃薯衰老相关基因(St SAG)的c DNA序列,并对其进行生物信息学分析。结果表明,马铃薯衰老相关基因的c DNA序列全长1 062 bp,包含一个561 bp的开放阅读框,编码186个氨基酸;St SAG的等电点为7.20,为亲水叶绿体蛋白,无信号肽,有12个磷酸化位点,在N末端有一个较短的伸展肽段。St SAG与茄科植物烟草亲缘关系最近。

一个预测的木薯衰老相关基因的获得及其功能分析

根据水稻LRR类抗病基因Xa21的保守结构域设计1对简并引物,提取木薯抗/感细菌性萎蔫病种质E1340和GR911的基因组DNA为模板,通过PCR扩增均获得大小约0.5 kb的扩增片段。两个片段克隆、测序后获得完全一致的474 nt序列,比对发现木薯种质AM560带有与该序列高度同源的核苷酸片段。提取包括同源片段上下游各约2.2 kb的大片段序列进行基因预测,发现该片段位于1个预测基因内,命名为SLR1。该预测基因ORF全长1 641 nt,编码546 aa,与已报道的衰老相关蛋白具有较高的同源性,可能在木薯衰老相关反应中发挥重要作用。

SAMP8小鼠在不同发育阶段海马和额叶中人类同源衰老相关基因的表达

目的探讨13个与人类同源的衰老相关基因在不同月龄快速老化小鼠海马和额叶中的表达及变化,从中筛选出与脑老化最相关的基因。方法采用SAMP8快速老化小鼠,以同月龄SAMR1为对照,运用RT-PCR技术,观察SAMP8幼年组2周龄、成年组8月龄、老年组13月龄海马和额叶中13个同源衰老相关基因的表达及变化。结果13个基因在各组小鼠海马和额叶中均有表达。SCN2b基因在快速老化小鼠额叶的表达在幼年组与成年组和老年组之间比较有统计学意义(P<0.05),其它基因的表达无统计学意义。结论被调查的13个基因可能参与维持海马和额叶的生理功能,SCN2b在额叶衰老进程中可能发挥作用。

高糖诱导人二倍体成纤维细胞衰老相关基因的表达

利用RT-PCR分子生物学技术,研究了高浓度葡萄糖对人二倍体成纤维细胞衰老相关基因表达的影响。研究结果表明,高浓度葡萄糖诱导人二倍体成纤维细胞衰老可能与p16和p21基因高表达相关,而与p53基因表达关系不密切。

阴道毛滴虫衰老相关基因Tv-Sir2-like克隆与序列分析

目的 :克隆单细胞模式生物阴道毛滴虫 (Tv)Sir2基因 ,以便探讨其功能。方法 :构建TvcDNA表达文库 ,筛选出Tv_Sir2_like基因 ,并对该基因进行序列分析。结果 :成功克隆Tv_Sir2_like基因。测序及序列分析显示 ,Tv_Sir2_like基因开放读码框长 1116bp ,编码 3 71个氨基酸残基的蛋白质。该氨基酸序列与SIR2的同源性最高 ,并具有SIR2 3个特征性的高度保守结构域。结论 :推测Tv_Sir2_like是Sir2的同源基因 ,其表达产物可能参与Tv转录沉默 。

SAMP8小鼠在不同发育阶段海马和额叶中与人类同源衰老相关基因的表达及变化

为探讨13个与人类同源的衰老相关基因在不同月龄快速老化小鼠海马和额叶中的表达及变化,以筛选出与脑老化最相关的基因,采用SAMP8快速老化小鼠,以同月龄SAMR1为对照;运用RT-PCR技术,观察SAMP8幼年组2周龄、成年组8月龄、老年组13月龄海马和额叶中13个同源衰老相关基因的表达及变化。结果显示:13个基因在各组小鼠海马和额叶中均有表达。SCN2b基因在快速老化小鼠额叶的表达在幼年组与成年组和老年组之间比较明显上调(P<0.05),其它基因的表达无统计学意义。提示被调查的13个基因可能参与维持海马和额叶的正常生理功能。但仅SCN2b可能在额叶衰老进程中发挥作用。

衰老相关基因的研究进展

当今人类社会老年人口的相对和绝对增多,对老年医学等相关科学提出了严峻的挑战.人类社会的老龄化趋势使得衰老与抗衰老机制的研究一直方兴未艾.目前有关衰老机理的微观研究已经取得重大进展,较具有代表性的学说包括：自由基学说,线粒体DNA损伤学说,衰老的基因学说等.目前,已经发现多个与衰老有关的基因,主要包括：①导致衰老的基因（如端粒）;②与增龄相关疾病易感的基因（如ApoE基因等）;③长寿及衰老基因等.

不洁贮藏对葡萄果肉衰老相关基因表达的影响

[目的]研究不洁贮藏对葡萄果肉衰老相关基因表达的影响。[方法]以巨峰葡萄果实为材料,应用实时荧光定量PCR技术对不同处理的相对表达量进行测定。[结果]ACC氧化酶基因、ACC合成酶基因、苯丙氨酸解氨酶基因表达量明显上调;脱落酸调控基因表达量明显下调。[结论]该试验为从基因水平上研究葡萄保鲜机理奠定了基础。

陆地棉衰老相关基因GhSAG101的克隆及抗病功能分析

【目的】挖掘棉花抗病相关基因,为创制抗病棉新品种提供理论依据和候选基因。【方法】以陆地棉(Gossypium hirsutum)TM-1为研究对象,克隆了棉花衰老相关基因GhSAG101(senescence-associated gene 101)。通过实时荧光定量聚合酶链式反应分析GhSAG101在棉花幼苗不同组织中的表达量,以及在黄萎病菌诱导下表达量的变化;通过蛋白序列分析预测了GhSAG101的保守位点和活性位点;利用病毒诱导的基因沉默技术沉默棉花中GhSAG101,以空载体作为对照,通过棉花整株接种和离体叶片接种黄萎病菌研究GhSAG101沉默对黄萎病抗性的影响。【结果】GhSAG101基因编码区长度为1764 bp,编码587个氨基酸残基的蛋白质,包含水解酶家族、EDS1(enhanced disease susceptibility 1)家族的保守结构域和亲核位点。GhSAG101在根中表达量最高,茎中次之,在叶片中表达量最低,黄萎病菌侵染中后期GhSAG101在根中被诱导上调表达。在棉花中沉默GhSAG101基因降低了黄萎病菌在寄主体内的扩展速度,减缓了病害发生过程。【结论】GhSAG101负调控棉花对黄萎病的抗性,可作为棉花抗病育种的候选基因。

核酸酶基因LoENDONUCLEASE1在东方百合花朵衰老过程中的功能分析

为明确百合(Lilium spp.)花朵衰老发生的分子机制,在东方百合‘西伯利亚’(Lilium oriental hybrid‘Siberia’)花被片中克隆了一个衰老相关基因LoENDONUCLEASE 1(SAG10),利用qRT-PCR进行基因表达分析,并通过农杆菌介导的拟南芥稳定表达系统和百合花被片瞬时表达体系验证LoENDONUCLEASE 1基因功能。结果显示,LoENDONUCLEASE 1基因开放阅读框(ORF)为921 bp,编码306个氨基酸;LoENDONU⁃CLEASE 1在百合花朵和叶片的衰老过程中特异表达,且受到脱落酸和水杨酸的诱导;拟南芥过表达LoENDO⁃NUCLEASE 1株系中叶片叶绿素含量显著低于对照株系,百合花被片中瞬时过表达LoENDONUCLEASE 1基因加速了百合花被片的衰老,且过表达花被片中丙二醛和离子渗透率含量显著高于对照。结果表明,LoEN⁃DONUCLEASE 1具有促进花朵和叶片衰老的功能。