基于生物信息学探讨犀角地黄汤治疗银屑病的作用机制

目的运用生物信息学方法筛选银屑病炎症相关的特征基因并探索犀角地黄汤的干预机制。方法从GEO数据库中筛选包含银屑病皮损及正常对照的数据集。从GSEA数据库中获得炎症相关基因。使用limma包筛选出差异表达基因并与炎症相关基因取交集获取差异表达的炎症相关基因(differentially expressed inflammation-related genes,DEIRGs),并对DEIRGs进行基因本体论(gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路富集分析。通过加权基因共表达网络分析(weighted geneco-expression network analysis,WGCNA)和最小绝对值收敛和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)回归筛选出银屑病炎症相关的特征基因,并进行受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)检验。检索TCMSP、TCMID数据库,筛选犀角地黄汤活性成分和靶点,与DEIRGs取交集得到有效作用成分和有效靶点。然后,通过Pubchem、PDB数据库获取相关结构文件,再利用swissdock数据库进行分子对接并计算结合能。结果本研究共筛选560个差异表达基因和20个DEIRGs。GO和KEGG富集分析共得到779条生物功能和37条通路。WGCNA分析共筛选出483个基因,与20个DEIRGs取交集得到9个银屑病核心炎症反应基因,通过LASSO回归筛选出6个与银屑病发病高度相关的炎症反应特征基因,分别为CXCL10、F3、NMI、P2RY2、RTP4和TPBG。ROC曲线显示各个基因的曲线下面积(area under curve,AUC)均>0.9,LASSO回归模型的AUC为1。将犀角地黄汤的中药成分采用网络药理学检索解析后发现赤芍中的活性成分鞣花酸(ellagic acid)可作用于CXCL8,芍药苷(paeoniflorin)可作用于IL-6;牡丹皮中的活性成分栎精(quercetin)可作用于CXCL8、IL-6、F3和CXCL10。结论CXCL10、F3、NMI、P2RY2、RTP4和TPBG可能是银屑病的炎症相关特征基因,预测犀角地黄汤中的赤芍、牡丹皮有作用于银屑病相关特征基因的成分,可为后续药物研究提供参考。

GIMAP7在肺腺癌组织中的表达及其临床意义的生物信息学研究

目的探讨免疫相关蛋白GTP酶7(GIMAP7)蛋白在肺腺癌组织中的表达情况及其临床意义。方法通过癌症基因组图谱(TCGA)数据库下载539例肺腺癌患者GIMAP7转录组数据及相关临床资料,根据GIMAP7表达水平分为高表达组270例和低表达组269例,比较两组患者总生存期、无进展间隔期。回顾性收集2021年6月至2022年6月在台州市第一人民医院行手术治疗并经病理检查确诊为肺腺癌20例患者的手术组织标本进行免疫组化染色,验证其GIMAP7表达水平。利用TIMER和ESTIMATES算法分析GIMAP7表达水平与免疫细胞浸润的关系,单基因富集分析(ssGSEA)法分析GIMAP7相关的信号通路。结果TCGA数据库转录组学分析显示GIMAP7在肺腺癌组织中呈低表达(P<0.05)。GIMAP7低表达组患者总生存期、无进展间隔期均短于高表达组(P<0.001、0.013)。20例肺腺癌组织样本免疫组化结果表明85.00%(17/20)的患者GIMAP7在肺腺癌组织中呈低表达。GIMAP7的表达水平与CD4^(+)T细胞、CD8^(+)T细胞、B细胞、树突状细胞、巨噬细胞、中性核细胞丰度及ESTIMATES评分均相关(均P<0.001)。ssGSEA结果显示,GIMAP7主要参与适应性免疫、白细胞介导的免疫反应和淋巴细胞介导的免疫、核小体组装等通路。结论GIMAP7在肺腺癌中呈显著低表达,GIMAP7的表达水平与免疫细胞浸润相关,其有望成为肺腺癌免疫治疗的新型生物标志物。

基于SSP1和TGFB1与食管腺癌发生、预后和免疫浸润关系的生物信息学分析

目的:分析基因表达综合(GEO)数据库和癌症基因组图谱(TCGA)数据库中食管腺癌(EAC)基因表达数据,阐明EAC发病的潜在核心基因与肿瘤淋巴细胞浸润的关系,为EAC的诊断和治疗提供分子靶标。方法:在GEO数据库检索“esophageal adenocarcinoma”,下载包括EAC和食管正常组织的高通量芯片数据集GSE13898、GSE26886、GSE74553和GSE92396。采用R软件的limma包筛选EAC组织和食管正常组织的差异表达基因(DEGs),并通过韦恩图获取共同DEGs,采用STRING数据库分析后导入Cytoscape软件筛选核心基因并构建蛋白-蛋白互作(PPI)网络,采用基因表达谱交互分析(GEPIA)数据库验证核心基因表达水平,采用阿拉巴马大学伯明翰分校癌症数据分析门户(UALCAN)和Kaplan-Meier Plotter数据库分析核心基因与EAC患者预后和临床资料的关联性,采用肿瘤免疫评价资源(TIMER)数据库分析核心基因与肿瘤免疫浸润的关系,采用基因本体论(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)对LinkedOmics数据库获得的核心基因中正相关表达基因进行功能和信号通路富集分析。结果:对GEO获得的4个数据集的DEGs取交集,共获得340个DEGs,其中上调基因127个,下调基因213个。经STRING数据库和Cytoscape软件筛选后,最终获得评分最高的关键核心基因分泌型磷蛋白1(SPP1)和转化生长因子β1(TGFB1)。GEPIA数据库分析,与食管正常组织比较,癌组织中SPP1和TGFB1 mRNA表达水平明显升高(P<0.01);SPP1低表达组EAC患者1、3和5年总体生存期均高于SPP1高表达组(HR=10.1,P<0.05;HR=3.09,P<0.05;HR=2.32,P<0.05),TGFB1低表达组EAC患者5年总体生存期高于TGFB1高表达组(HR=2.36,P<0.05)。UALCAN数据库分析,与食管正常组织比较,Ⅱ-Ⅲ期及N1-N2期淋巴结转移的EAC患者癌组织中SPP1和TGFB1 mRNA表达水平明显升高(P<0.01)。TIMER分析,SPP1和TGFB1 mRNA表达水平与EAC患者癌组织中巨噬细胞(r=0.353,P<0.01;r=0.187,P<0.05)和树突状细胞(r=0.236,P<0.01;r=0.221,P<0.01)浸润呈正相关关系。GO功能和KEGG信号通路富集分析,SPP1和TGFB1及其排名前50位正相关基因主要参与细胞迁移、细胞活性和血管发育等生物学过程及肿瘤蛋白多糖、细胞外基质(ECM)-受体互作和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)等信号通路。结论:SPP1和TGFB1与EAC患者临床分期、淋巴结转移和总体生存期有密切关联。SPP1和TGFB1高表达可能导致巨噬细胞和树突状细胞浸润,从而改变肿瘤微环境。SPP1和TGFB1可能成为EAC诊断和治疗的新靶点。

基于单细胞RNA测序数据的基因调控网络推断算法综述

通过基因表达的变化可以推断基因调控网络.单细胞RNA测序(scRNA-seq)为推断细胞周期或分化等时间依赖性生物过程的基因调控网络提供了新的可能性,基于scRNA-seq数据的基因调控网络推断算法成为一个相对活跃的研究方向.本文首先对26种基因调控网络推断算法进行介绍,包括3种针对批量RNA测序数据的推断算法和23种针对scRNA-seq数据的推断算法(基于布尔网络的算法2种、基于微分方程的算法3种、基于伪时序基因相关性集成策略的算法5种、基于共表达基因的算法4种、基于细胞特异性的算法3种、基于深度学习的算法6种),详细描述了每类算法的方法原理和算法优缺点,对算法进行综合比较;然后分析了推断算法比较研究的相关成果,并使用scRNA-seq数据简单评估了26种算法的性能;最后探讨当前基因调控网络推断算法面临的机遇与挑战.

基于d3.js的miRNA调控网络图绘制模块的设计

对d3.js类库绘图功能进行研究,设计并实现了miRNA调控网络图绘制模块。模块能够将存储在数据库中的miRNA及其调控的靶基因等相关数据读取出来并形成JSON文件,结合d3.js可视化库,绘制有向的网络图及权重网络图。通过网络图能够在有限空间内更加清晰地展示miRNA及其靶基因之间的关系。

基于t检验和逐步网络搜索的有向基因调控网络推断算法

为了克服基于条件互信息的路径一致算法(PCA-CMI)无法识别调控方向的缺陷,并进一步提高网络推断准确率,提出了一种基于t检验和逐步网络搜索的有向网络推断算法(DNI-T-SRS)。首先,对不同实验条件下的表达数据进行t检验以辨别基因调控的上下游关系,指导路径一致(Path Consensus)算法中条件基因的选取,根据CMI2(Conditional Mutual Inclusive Information)剔除网络中的冗余边,得到了基于t检验的有向调控关系推断算法CMI2NI-T(CMI2-based Network Inference guided by t-Test);然后,建立有向调控关系对应的米氏微分方程模型对数据进行拟合,根据贝叶斯信息准则进行逐步网络搜索以修正网络推断结果。利用CMI2NI-T推断DREAM6挑战中的两个测试网络,所得到的曲线下面积(AUC)分别为0.7679和0.9796,相较于PCA-CMI分别提高了16.23%和11.62%;通过进一步的数据拟合后DNI-T-SRS的推断准确率分别达到了86.67%和100.00%,相较于PCA-CMI分别提高了18.19%和10.52%。实验结果表明,所提DNI-T-SRS算法能够有效剔除间接调控关系并保留直接调控连接,得到精确的基因调控网络推断结果。

DNA存储技术:挑战与未来

随着全球数据呈现指数级增长,当前的信息存储技术面临维护成本高昂、存储寿命有限等多个缺陷,逐渐无法满足日益凸显的需求。因此,迫切需要引入新的信息存储方法来解决这一问题。DNA作为一种天然的遗传信息载体,具备高存储密度、潜在低维护成本和长寿命等优势,因此被视为一种有潜力的新型信息存储介质。该文对DNA数据存储技术的基本原理和流程进行了概述,并回顾了其历史发展。同时,对当前基于DNA存储的领域仍面临的挑战进行了总结,如缓慢的数据写入和读取速度等,以及应对这些挑战的一些潜在策略。最后,为了满足全球对新存储方法的需求,该文指出了DNA数据存储技术的未来发展方向。

基于生物信息学对心肌缺血再灌注损伤关键基因的筛选及实验验证

目的:运用生物信息学分析方法挖掘参与心肌缺血再灌注损伤(MIRI)的关键基因。方法:首先,从数据库中下载大鼠MIRI相关数据集GSE122020、E-MEXP-2098和E-GEOD-4105。其次,一方面利用微阵列数据线性模型(limma)包筛选各数据集中的差异表达基因(DEGs),再用稳健排序整合(RRA)方法筛选稳健DEGs;另一方面,利用替代变量分析(SVA)包将各数据集合并为1个数据集,再利用limma包筛选合并DEGs;将2种渠道的DEGs取交集获取共同DEGs。接着,构建共同DEGs的蛋白相互作用(PPI)网络,利用最大邻域组件密度(DMNC)算法筛选关键基因,并绘制关键基因的受试者工作特征(ROC)曲线,以评价其诊断效能。然后,构建MIRI大鼠模型,检测关键基因的mRNA和蛋白表达情况;并对关键基因参与MIRI的研究开展文献回顾分析。最后,对关键基因开展基因集富集分析(GSEA),进一步揭示其介导MIRI可能的机制。结果:共鉴定出143个稳健DEGs,48个合并DEGs,两者取交集后,获得48个共同DEGs。在共同DEGs的PPI网络中,共筛选出了5个关键基因,即MYC原癌基因bHLH转录因子(MYC)、前列腺素内过氧化物合酶2(PTGS2)、血红素加氧酶1(HMOX1)、胱天蛋白酶3(CASP3)和尿激酶型纤溶酶原激活物受体(PLAUR)。这些关键基因的ROC曲线下面积均大于0.8。在MIRI大鼠心肌组织中MYC、PTGS2、CASP3和PLAUR的mRNA和蛋白高表达,而HMOX1的mRNA和蛋白表达无显著差异。回顾文献,5个关键基因中仅PLAUR未被报道参与MIRI。PLAUR的GSEA结果显示,PLAUR的功能富集主要集中在NOD样受体信号通路、P53信号通路、Toll样受体信号通路、细胞凋亡和脂肪酸代谢等途径。结论:MYC、PTGS2、CASP3、HMOX1和PLAUR参与了MIRI的病理过程。PLAUR为潜在的关键基因,其可能通过调控NOD样受体信号通路、P53信号通路、Toll样受体信号通路、细胞凋亡和脂肪酸代谢等途径介导MIRI,结果可为进一步探讨MIRI的分子机制和治疗靶点提供参考。

基于M2型巨噬细胞来源的Siglec15对食管鳞癌细胞恶性生物学行为影响的生物信息学分析及实验验证

目的:采用生物信息学方法分析M2型肿瘤相关巨噬细胞(M2-TAMs)来源唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素15(Siglec15)促进食管鳞状细胞癌(ESCC)恶性生物学行为的作用,并通过细胞实验对其进行验证。方法:应用肿瘤免疫评价资源(TIMER)数据库分析Siglec15在泛癌和癌旁正常组织中的表达差异及免疫浸润情况,实时荧光定量PCR(RT-qPCR)法检测M2-TAMs和ESCC EC109及KYSE150细胞中Siglec15 mRNA表达水平。在M2-TAMs与ESCC细胞非接触性共培养基础上,分别设置EC109/KYSE150组、EC109/KYSE150+si-NC组(转染si-NC序列)和EC109/KYSE150+si-Siglec15组(分别转染si-Siglec15#1和si-Siglec15#2序列),采用CCK-8法检测各组细胞增殖活性,细胞划痕实验检测各组细胞划痕愈合率,Transwell小室实验检测各组细胞中迁移和侵袭细胞数,流式细胞术检测各组细胞凋亡率。结果:生物信息学分析,与癌旁正常组织比较,食管癌、结肠癌和头颈部鳞状细胞癌等泛癌组织中Siglec15 mRNA表达水平升高(P<0.05或P<0.01),且食管癌组织中Siglec15 mRNA表达水平与巨噬细胞浸润呈明显正相关关系(P<0.05);与EC109细胞和KYSE150细胞比较,M2-TAMs中Siglec15 mRNA表达水平明显升高(P<0.01)。EC109/KYSE150组、EC109/KYSE150+si-NC组和EC109/KYSE150+si-Siglec15组细胞增殖率比较差异均无统计学意义(P>0.05)。与EC109/KYSE150组比较,24和48 h时EC109/KYSE150+si-NC组细胞划痕愈合率升高(P<0.01),迁移和侵袭细胞数增加(P<0.05),细胞凋亡率降低(P<0.01);与EC109/KYSE150+si-NC组比较,EC109/KYSE150+si-Siglec15#1组和EC109/KYSE150+si-Siglec15#2组细胞划痕愈合率降低(P<0.05),迁移和侵袭细胞数减少(P<0.05),细胞凋亡率差异无统计学意义(P>0.05)。结论:M2-TAMs来源Siglec15可能是促进ESCC细胞迁移和侵袭的关键因子。

基于生物信息学鉴定ANCA相关性血管炎与新型冠状病毒感染的关键表达基因及潜在治疗靶点

目的:利用生物信息学方法挖掘抗中性粒细胞胞浆抗体(ANCA)相关性血管炎(AAV)与新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的关键表达基因,寻找潜在治疗靶点。方法:在GEO数据库中下载GSE104948数据集,利用R语言筛选AAV的差异表达基因(DEGs);在基因数据库Gene Card、NCBI、KEGG和OMIM中下载COVID-19相关基因;将这两种疾病的基因簇取交集,以获取AAV和COVID-19的重叠基因(co-DEGs)。对co-DEGs进行GO和KEGG功能富集分析。利用STRING在线数据库对co-DEGs进行蛋白互作分析,Cytoscape软件用于构建并可视化互作网络,其插件MCODE和Cyto Hubba分别用于关键基因的筛选。最后,对关键基因进行诊断价值分析。结果:在AAV的基因表达谱中,共鉴定385个DEGs,包括161个上调基因和224个下调基因;四个基因数据库中共有4434个与COVID-19相关的基因;两者取交集共鉴定得到45个与AAV和COVID-19相关的关键表达基因。功能富集分析结果显示,co-DEGs与白细胞游走、补体和凝血级联反应、病毒蛋白与细胞因子及细胞因子受体的相互作用等通路密切相关。最后,基于多种算法得到潜在候选基因CCR1、CCR2、MMP9、CASP1以及CD163,并发现这些基因都具有较高地诊断价值。结论:本研究表明CCR1、CCR2、MMP9、CASP1、CD163可能是诊断AAV和COVID-19的关键基因。

脓毒症潜在相关基因的生物信息学分析及功能预测

目的 通过生物信息学方法筛选并分析与脓毒症相关的差异表达基因及关键(Hub)基因,以期为临床诊疗提供潜在靶点和生物标志物。方法 使用基因表达综合数据库(GEO)筛选脓毒症基因表达数据集,运用GEO自带在线分析工具(GEO2R)分析差异表达基因(DEGs);并结合STRING 12.0和DAVID数据库对DEGs进行富集分析;再通过Cytoscape 3.9.1软件筛选出Hub基因,并对其进行功能分析。结果 筛选出328个DEGs,其中上调基因2个,下调基因326个。富集结果显示,DEGs的功能主要与蛋白质修饰、分解代谢、蛋白酶复合物、线粒体及酶活性等有关。通过CytoHubba插件筛选出了核因子κB亚基1(NFKB1)、NEDD8、人NADH-泛醌氧化还原酶A8(NDUFA8)、POLR2F、延伸蛋白B(ELOB)、PSMB6、SEC61A1、COX4I1、人NADH-泛醌氧化还原酶B8(NDUFB8)及ATP5PD 10个Hub基因,经生物过程(BP)可视化发现这些Hub基因在生物过程中相互作用。结论 NFKB1、NEDD8、NDUFA8、POLR2F、ELOB、PSMB6、SEC61A1、COX4I1、NDUFB8及ATP5PD等10个Hub基因可能是脓毒症诊疗的潜在靶点和新型生物标志物,但部分基因对脓毒症发生发展的作用机制研究相对不足,仍需后续进一步验证。

食管癌组织吲哚胺2,3-双加氧酶1(IDO-1)高表达与食管癌患者不良预后相关

目的 基于多种生物信息学数据库和免疫组织化学染色分析吲哚胺2, 3-双加氧酶1(IDO-1)在食管癌中的表达及临床意义。方法 通过免疫组织化学染色法检测IDO-1在食管癌组织和癌旁组织的表达水平,利用肿瘤免疫评估资源数据库(TIMER)、基因表达谱交互分析数据库(GEPIA)、阿拉巴马大学伯明翰分校癌症数据分析数据库(UALCAN)、 Kaplan-Meier plotter、癌症基因组图谱数据库(TCGA)等数据库分析IDO-1在食管癌组织中的表达情况,IDO-1差异表达对食管癌患者预后的影响,IDO-1表达与肿瘤特征基因通路的相关性,IDO-1表达与免疫细胞浸润情况及免疫检查点表达情况的相关性。结果 免疫组织化学染色结果显示,IDO-1在食管癌组织中的阳性表达率为70%,明显高于癌旁组织的15%;IDO-1表达与患者年龄、性别无显著差异。IDO-1表达在低分化食管癌组织、高临床分期级有淋巴结转移的组织表达增加;GEPIA数据库和TIMER数据库分析结果显示,IDO-1在食管癌组织中表达水平显著高于癌旁组织;UALCAN数据库分析结果显示,IDO-1在低分化食管癌、有淋巴结转移的患者高表达;GEPIA数据库、 Kaplan-Meier plotter数据库、 UALCAN数据库分析结果显示,IDO-1高表达的食管癌患者,特别是食管鳞状细胞癌患者的生存时间显著缩短,但食管腺癌患者的IDO-1表达水平与生存时间并无显著相关性;TCGA数据库食管癌RNA-seq数据的通路富集、免疫细胞浸润、免疫检查点表达情况分析结果显示食管癌患者IDO-1的表达水平与多种食管癌恶性进展基因通路密切相关,并且IDO-1表达与多种免疫细胞浸润和免疫检查点表达关系密切。结论 IDO-1在食管癌中高表达并与患者不良预后密切相关,高表达IDO-1是食管癌恶性进展及免疫抑制微环境形成的关键因素。

人SLC15A3基因及蛋白质的生物信息学分析

目的:研究SLC15A3调控和功能的完整机制。方法:通过生物信息学软件对人SLC15A3基因启动子元件和蛋白结构、理化和定位特性及其进化关系进行表征。结果:人SLC15A3基因受多种转录因子(YY1、AP-1、c-Fos、c-Jun、Sp1、NF-κB)调控。SLC15A3蛋白是由581个氨基酸残基组成的疏水不稳定蛋白,在哺乳动物中氨基酸序列有高保守性,与CD6、TYROBP、CD5、NOD2等蛋白相互作用。结论:本研究生物信息学分析结果有助于深入研究SLC15A3在炎症反应发生发展中的作用机制。

B7-H3在结直肠癌中的表达特征分析和临床意义

目的探讨B7同源物3(B7-H3)在结直肠癌(CRC)组织中的表达特征及临床意义,探究其与肿瘤糖酵解过程以及与肿瘤微环境中免疫细胞浸润的相关性。方法从肿瘤基因组图谱数据库(TCGA)下载CRC转录组数据和临床病理数据,分析B7-H3的表达情况和临床意义。基于TCGA数据分析CRC内糖酵解相关基因表达与B7-H3表达的相关性。使用通过估计RNA转录物相对子集的细胞类型鉴定(CIBERSORT)算法探究B7-H3表达与22种免疫细胞浸润的关系。收集51例CRC患者的手术标本及癌旁正常组织标本,应用免疫组织化学染色方法对数据库分析结果进行验证。结果B7-H3在CRC组织中的表达上调,且与肿瘤浸润深度、TNM分期晚期和不良预后密切相关。此外,B7-H3表达与CRC内糖酵解相关基因上调密切相关。免疫细胞浸润分析显示共有16种免疫细胞的浸润水平与B7-H3表达密切相关,进一步发现B7-H3表达与CD8+T细胞浸润在转录水平上呈负相关,但两者在蛋白水平上不相关。结论B7-H3在CRC组织中高表达,与CRC疾病进展和患者的不良预后密切相关。此外,B7-H3与糖酵解相关基因以及免疫细胞浸润之间的相关性,提示B7-H3在调控肿瘤糖酵解和肿瘤免疫中起到关键作用。

应用Q-PCR定性检测KIR基因有无方法的建立

目的建立定性检测KIR基因有无的Q-PCR方法。方法根据高分辨水平中国人群KIR等位基因的多态性,并参考国际IPD-KIR数据库,针对16种KIR基因及2DS4-Normal、2DS4-Deleted两种亚型,设计KIR基因特异性引物用于Q-PCR扩增反应;同时设置一孔阴性对照、一孔阳性对照(特异性扩增人体生长激素HGH基因片段),以监控假阳性、假阴性的结果。为验证Q-PCR方法的可靠性,随机选择302份已采用KIR PCR-SSP商品化试剂盒检测的标本,采用Q-PCR方法盲检和对比。结果300人份的Q-PCR检测结果与已知的PCR-SSP检测结果相符,有2份标本结果不一致,其中1例标本的2DS5基因Q-PCR检测结果为阴性,而PCR-SSP检测结果为阳性;另一例标本2DS1基因Q-PCR检测结果为阳性,而PCR-SSP检测结果为阴性。对2份标本分别进行2DS5、2DS1基因测序分型,证实Q-PCR定性检测结果正确。结论本文建立的KIR Q-PCR方法结果准确、可靠,可用于KIR基因有无的定性检测。

肝细胞癌预后、诊断和免疫细胞浸润相关关键基因及其潜在治疗药物的生物信息学分析

目的:利用生物信息学分析方法筛选与肝细胞癌(HCC)患者预后、诊断和免疫细胞浸润相关的关键基因,并分析其潜在治疗药物。方法:从基因表达汇编(GEO)数据库和癌症基因组图谱(TCGA)数据库下载HCC基因表达谱数据及相应的HCC患者临床信息。采用R软件limma包筛选HCC差异表达基因(DEGs),对DEGs进行基因本体论(GO)功能和京都基因与基因组百科全书(KEGG)信号通路富集分析,利用STRING数据库构建蛋白-蛋白互作(PPI)网络,使用Cytoscape软件对PPI网络进行可视化并筛选关键基因。通过Kaplan-Meier生存曲线和LASSO回归算法鉴定HCC预后相关关键基因,并利用外部数据集对其表达进行验证和诊断效能分析。采用CIBERSORT算法评估预后相关的关键基因表达与HCC免疫细胞浸润的关系。利用MiRNet和Network Analyst数据库分别构建微小RNA(miRNA)-关键基因mRNA和转录因子(TFs)-关键基因mRNA分子调控网络。利用CMap数据库筛选潜在治疗HCC的小分子药物。结果:共筛选出146个DEGs,其中表达上调基因30个,表达下调基因116个。GO功能和KEGG信号通路富集分析,DEGs明显富集在类固醇、烯化合物和激素代谢等生物过程(BP)及视黄醇代谢、药物代谢-细胞色素P450(CYP450)、补体和凝血级联反应等信号通路。PPI网络分析筛选得到14个关键基因,其中甲酰氨基转移酶环化脱氨酶(FTCD)、分泌型磷蛋白2(SPP2)、凝血酶-抗凝血酶复合物(TAT)、补体C6(C6)和CYP450家族成员2C9(CYP2C9)与HCC患者预后、临床病理分期和组织学分级有明显相关性,在HCC诊断中具有较高的诊断效能,与HCC的免疫细胞浸润有密切关联。Hsa-mir-182-5p、同源框CUT样蛋白1(CUX1)、早期生长反应1(EGR1)、SMAD家族成员4(SMAD4)和肿瘤蛋白P53(TP53)是靶向上述预后相关关键基因的重要调控因子。DL-硫沙芬(DL-thiorphan)、异丙嗪(promethazine)和芹菜素(apigenin)可能对HCC有治疗作用。结论:FTCD、SPP2、TAT、C6和CYP2C9可能是HCC诊断、预后判断和治疗的潜在靶点,预测得到的3种小分子药物DL-thiorphan,promethazine和apigenin可为HCC治疗药物的研发提供参考。

电子传递链对阿尔兹海默病的影响分析

阿尔兹海默病(Alzheimer’s disease,AD)是一种神经退行性疾病.临床上以记忆障碍、视空间技能损害、执行功能障碍以及人格行为改变等全面性痴呆表现为特征.AD致病源现今不明确,其中有毒物质损害使得脑内区域性能量代谢减退是AD发生的病因特征之一,而电子传递链(ETC)在能量代谢中扮演着重要角色.通过差异分析(LIMMA)及加权基因共表达网络(WGCNA)构建获得聚类基因,并对聚类后基因进行生理分析(GO)、通路分析(KEGG)后锁定ETC,以及对其进行表达量分析及相关系数矩阵的构建,并结合临床指标(MMSE)解释说明,最终验证了ETC的异常对阿尔兹海默病存在影响的事实.

基于生物信息学分析筛选镍变应性接触性皮炎的关键基因

目的利用生物信息学方法分析镍变应性接触性皮炎(Ni-ACD)皮损与正常皮肤的差异基因,筛选关键基因,并进行治疗药物预测。方法由基因表达数据库(GEO)检索得到GSE60028及GSE168735数据集,采用R语言对数据进行校正、筛选差异表达基因、基因本体(GO)功能分析和京都基因与基因组百科全书数据库(KEGG)通路富集分析,并对2个数据集交集的差异基因进行蛋白-蛋白相互作用(PPI)分析,通过Cytoscape分析得到关键基因,将12个关键基因输入Connectivity Map(CMap)中预测治疗Ni-ACD的潜在化合物。结果本研究筛选获得GSE60028和GSE168735数据集交集差异表达基因417个,关键基因MX1、ISG15、IRF7、XAF1、BST2、IRF1、IFI35、OAS2、RSAD2、IFIT3、ISG20和OASL共12个。GO及KEGG分析结果表明,差异表达基因主要参与白细胞的细胞-细胞黏附、细胞因子介导的信号通路、白细胞迁移、T细胞激活的调节和白细胞的细胞-细胞黏附的调节等生物过程,主要富集在细胞因子及免疫相关通路上。预测得到10种化合物,可能对Ni-ACD具有潜在的治疗作用。结论本研究基于生物信息学方法筛选Ni-ACD关键基因,并预测潜在的治疗药物,为临床及药物研究提供参考。

基于注意力机制的蛋白质残基相互作用预测方法

蛋白质残基相互作用预测对于构建蛋白质三级结构具有重要作用,许多基于深度学习的预测方法陆续提出。残基对的相互作用不仅由残基对本身属性决定,还受到所有其他残基对的影响,但多数深度模型采用的卷积神经网络更关注对局部特征的提取,而忽略了残基对相互作用的全局因素。针对该问题,提出一种基于注意力机制的预测模型,能够兼顾残基对的局部属性以及全局属性。实验结果表明,该模型与其他方法相比具有一定优势。

IGF-1基因克隆及其产物的测序鉴定

基因过表达在基础实验和基因治疗应用中都是常用的手段,而质粒的扩增在基因过表达过程中是不可或缺的技术,如何规范、高效地对质粒进行扩增和提取是基因治疗应用的前提,也是困扰很多基础研究人员的难题。利用现有的实验技术,在降低实验成本基础上,建立过表达质粒扩增、提取的最优方案。首先采用传统方法制作LB培养基和感受态细胞,对转化后的质粒进行大量扩增培养,之后使用商业试剂盒对质粒进行提取,反复试验后对商业试剂盒质粒提取过程进行优化,提高效率,最终获得高纯度和浓度的质粒溶液。经超微量分光光度计、琼脂糖凝胶电泳检测和sanger测序等多种方式检测验证后与NCBI数据库中目标基因序列一致,提示扩增、提取成功。经优化后的质粒扩增、提取方案标准、高效,成本低廉,是质粒基因克隆的最佳选择。