基于KEGG千针万线草光合代谢通路分析

千针万线草是一种药用植物,光合作用是植物最基本的代谢途径。本研究通过千针万线草种子转录组测序及功能注释,分析KEGG数据库注释功能并挖掘光合代谢通路基因。结果表明:比对到KEGG中的6262条Unigenes被归类为6个类别,其中注释到代谢相关通路的Unigene数量最多,有3051条,占比48.72%;同时,在代谢通路中千针万线草光合代谢通路涉及光合作用、光合作用-天线蛋白和碳同化3个代谢途径,其中光合作用途径涉及光系统Ⅰ反应中心亚基1个、5种光系统Ⅱ蛋白、1种细胞色素b6复合物、2种细胞色素b6-f亚基、1种铁氧化还原蛋白、1种铁氧还蛋白-NADP+还原酶、5种F-型H+-ATP酶亚基,光合作用-天线蛋白途径包括2种光系统Ⅱ结合蛋白,碳同化途径包括卡尔文循环、C4、景天酸代谢3个途径,分别涉及12种、12种、5种酶。本研究为开展光合作用分子机制研究奠定了基础。

一种基于KEGG数据库重构代谢网络的新方法

从代谢物、酶和生化反应信息重新构建正确的代谢网络是各项代谢网络相关研究非常关键的第一步。针对以往重构方法存在的数据难以及时更新、数据有冗余、获取数据慢等问题,本文采用分而治之的递归策略,提出了一种基于KEGG数据库自下而上重构全物种代谢网络的新方法。与以前的方法相比,本方法的优点在于:使用KEGG的Web服务获取数据,以保证数据的准确性和及时更新;依靠KEGG/PATHWAY库的数据选择机制选取数据,以保证构建网络的数据无冗余;整个方法基于Java实现,保证程序的跨平台通用性;通过构建MySQL本地数据库将远程数据本地化,大大降低数据读取的时耗。评估结果显示,该方法不仅能够保证重建网络数据的准确性和及时更新,而且有效地提高了多物种多次重构情况下的网络重构效率。

基于KEGG通路和基因互作网络对溃疡性结肠炎药靶基因的筛选

目的:筛选与溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)相关的药靶基因,利用DAVID通路数据库和基因互做网络分析目标基因的分布和功能,促进UC的研究和新药靶点开发。方法:以ulcerative colitis检索NCBI gene数据库,提取UC相关基因数据,用DAVID分析工具提取基因富集的通路数据。对103个非冗余基因所显著富集的9条KEGG通路进行了分析,同时对富集通路中的基因同HPRD人类蛋白互作网络进行匹配。建立通路中关键基因的基因互做网络。并对所建立的相关子网进行比较,筛选和UC相关的药靶基因。结果:CD40、FAS、TNF、CD86、HLA-DRA、IL2和IL10等20个UC相关基因需要完善研究,AKT1和TNFRSF1A两个基因可能是UC治疗药物间接作用的重要靶点。结论 UC发病与细胞因子-受体相互作用通路、Ig A生产肠道免疫网络等多个通路相关。其中免疫相关通路是UC发病机制中的重要信号传导通路。CD40、FAS、TNF、CD86、HLA-DRA、IL2和IL10等20个UC相关基因在病理和治疗中都占有重要的地位。通过分析疾病相关基因的代谢通路和互作网络,有助于了解疾病的分子病理基础,并为新药设计提供可靠靶点。

基于基因芯片技术研究氯化锂-匹罗卡品致痫小鼠海马组织miRNA-187的表达及GO和KEGG分析

目的基于基因芯片技术研究氯化锂-匹罗卡品致痫小鼠海马组织miRNA-187的表达及GO和KEGG分析。方法选取氯化锂-匹罗卡品致痫小鼠海马组织,采用基因芯片技术挖掘差异基因,并运用q-PCR对芯片结果进行验证,利用Target Scan、miRBase、rna22预测靶基因、DAVID综合分析工具进行GO功能富集分析及KEGG信号通路分析。结果挖掘到与癫痫相关差异基因miRNA-187,利用Target Scan、miRBase、rna22 3种软件预测miRNA-187的靶基因,取交集得到107个共同的靶基因,并进行富集分析得到19个基因功能(P<0.05)和7个信号通路(P<0.05)。结论通过生物信息学方法,初步分析了miRNA-187在癫痫中可能参与调控的靶基因和信号通路,为下一步实验验证miRNA-187在癫痫的调控机制奠定基础。

KEGG数据库在生物合成研究中的应用

KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)提供了一个操作平台,即以基因组信息(GENES)和化学物质信息(LIGAND)为构建模块,通过代谢网络(PATHWAY)将基因组和生物系统联系起来,然后根据功能等级进行归纳分类(BRITE)。KEGG还为各种组学研究提供相关软件,用于代谢途径重建、遗传分析和化合物比对。作为一个综合数据库,KEGG不仅指导生物燃料、药物和新材料等生物基化学品的合成,而且致力于研究日趋严重的环境问题。系统介绍了KEGG数据库的结构、功能及其相关工具的最新进展,并展望在生物合成中的应用前景。

基于KEGG的碳固定和氮代谢通路土壤微生物组筛选

利用宏基因组测序技术,以KEGG数据库的碳固定、氮代谢途径为工具,以陕西渭北旱塬小麦连作粮田长期定位3种施肥方式的土壤为研究对象,对影响该地区农田生态系统中碳固定和氮代谢通路的主要微生物物种及功能基因进行分析。结果表明:3个施肥水平下土壤微生物在KEGG数据库代谢通路的基因PcoA分析显示,常规施肥土壤功能基因丰度与平衡施肥处理的关系密切,而与低量施肥处理关系较远。施肥明显改变了碳固定、氮代谢的功能基因丰度,常规施肥和平衡施肥的主要功能基因相对丰度均大于低量施肥;在碳固定途径中常规施肥主要功能基因相对丰度大于平衡施肥,在氮代谢途径中平衡施肥主要功能基因相对丰度大于常规施肥。Sorangium、Spiribacter、Lentzea、Rhodovibrio、Pseudomonas、Flavihumibacter、Streptomyces、Nitrososphaera、Rubrobacter、Dyadobacter、Novosphingobium、Pedosphaera、Thermogemmatispora为该地区小麦连作土壤碳固定途径标记性微生物种群;E4.2.1.2A.fumA.fumB、E2.3.1.9.atoB、mdh、ACSS.acs、korB.oorB.oforB、pps.ppsA、ppdK、sdhA.frdA、K18594、K18604、E4.2.1.2B.fumC、folD、ppc、accA为施肥水平产生明显响应的碳固定功能基因。Sphingopyxis、Alcanivorax、Nitrosospira、Aeromicrobium、Roseiflexus、Devosia、Altererythrobacter为该地区小麦连作土壤氮代谢的主要物种;nirB、nasA、nasB、nrt.nak.nrtP.nasA、GDH2为施肥水平产生明显响应的氮代谢主要功能基因。平衡施肥更有益于节肥减排和土壤的可持续利用,是适合该地区小麦连作粮田的施肥方式。

生物信息综合数据库KEGG的应用

随着后基因组时代的来临,利用基因表达产物提供的信息,从分子水平理解生物系统的高级功能,如基因导致的各种疾病及表型、作用的信号通路、集成的基因组功能等,是目前亟待解决的问题。近年来,高通量测序技术的进步与完善,产生大量的实用性基因数据库资源,通过计算机完成基因及其表达产物的功能演绎,利用信息技术提供的结果推测蛋白质交互网络在各种细胞活动起的作用,能够解释高层次、复杂细胞通路及活动的本质。但由于基因数量庞大,作用通路复杂,需要一个整合基因组、化学和系统功能信息的平台,帮助人们快速了解目标基因的相关功能及通路信息。KEGG数据库即是一个综合性的生物信息数据库,通过基因相关信息对通路等数据进行可视化展示,并建立了跨物种基因间的联系,直观全面地了解目标基因对应各种生物活动的内在规律。

通过KEGG生物通路富集分析探析人参皂苷Rh1对乳腺癌SKBR3细胞基因表达的影响

目的:基于前期筛查人参皂苷Rh1干预下乳腺癌SKBR3细胞中差异表达的基因,对差异表达基因的功能及相关信号通路进行分析。方法:应用生物信息学对差异表达基因的功能及相关信号通路进行分析。结果:KEGG生物通路富集分析发现差异表达基因在人类乳头瘤病毒感染、剪接体、基底黏附、细胞凋亡、mTOR信号通路、MAPK信号通路、TNF信号通路、泛素-蛋白酶体通路等信号通路中富集显著。结论:人参皂苷Rh1可能通过调控核糖核蛋白复合物的生物合成、基底黏附、泛素-蛋白酶体等通路抑制SKBR3细胞的活性。

KEGG及其在顺式作用元件预测中的应用

随着生物信息学的飞速发展,与之相应的各种类型的数据库不断涌现,KEGG数据库便是其中之一。本文详细介绍了KEGG数据库的主要内容及其功能,并以运用该数据库Mat Inspector V2.2软件预测NGAL基因5’端转录调控区增强于元件为例说明了KEGG数据库在基因转录调控研究中的应用。

MetaGen:从KEGG建模代谢网络的新工具(英文)

为便于大规模代谢网络的计算,发展了一款方便实用的工具:MetaGen,对Kyoto Encyclopedia of Genesand Genomes(KEGG)中物种特异的各层次代谢系统进行建模,生成的代谢网络以酶图和通路图的方式表示.利用该工具,对人类代谢系统的bow-tie结构进行了初步研究,并以此为例展示了该工具广阔的应用前景.MetaGen利用KEGGweb服务保证建模数据的可靠性,依靠本地关系数据库加速网络建模过程并提供更多的数据管理和利用方式,并结合高级JAVA技术提高代码的可扩展性.MetaGen完全开源,可直接从http://bnct.sourceforge.net/下载.

酶菌混合处理稻草和苜蓿干草对滩羊生长性能、血清生化指标、瘤胃细菌多样性及KEGG通路的影响

本试验旨在研究酶菌混合处理稻草和苜蓿干草对滩羊生长性能、血清生化指标、瘤胃细菌多样性及KEGG通路的影响。选择体重相近、健康状况良好的3月龄宁夏滩羊20只,随机分为2组,每组10只。设定试验饲粮的精粗比为30∶70,其中粗饲料由稻草与苜蓿干草(二者的比例为60∶40)组成,对照组饲粮中稻草和苜蓿干草未经处理,试验组饲粮中稻草和苜蓿干草经纤维素酶(活性≥10000 U/g,添加量为0.1%)与复合益生菌(主要成分为酵母菌、枯草芽孢杆菌和乳酸菌,添加量为2 kg/t)混合处理。预试期15 d,正试期60 d。分别于正试期第1天、第30天和第60天空腹静脉采血用于血清生化指标测定。饲养试验结束当天,空腹口腔采集瘤胃液并提取DNA用于瘤胃细菌多样性和宏基因组分析。结果显示:1)试验组滩羊的总增重、平均日增重极显著高于对照组(P<0.01),料重比极显著低于对照组(P<0.01)。2)试验组滩羊血清总蛋白和球蛋白含量显著高于对照组(P<0.05),血清尿素含量极显著低于对照组(P<0.01)。3)试验组的操作分类单元(OTU)数量和Shannon指数极显著高于对照组(P<0.01);试验组与对照组的差异菌门有8个,它们是变形菌门、Patescibacteria、拟杆菌门、Kiritimatiellaeota、浮霉菌门、蓝藻门、螺旋体门和互养菌门。4)在KEGG通路中,试验组的嘧啶代谢、氨基糖与核苷酸糖代谢、二羧酸代谢这3条通路的基因数量极显著高于对照组(P<0.01)。综上所述,酶菌混合处理稻草和苜蓿干草可以提高滩羊的增重和养殖的经济效益,同时,该处理方式提高了滩羊血清总蛋白和球蛋白含量,降低了血清尿素含量,改变了滩羊瘤胃细菌多样性和部分功能基因的数量。在本试验条件下,用酶菌混合处理的稻草和苜蓿干草饲喂滩羊的效果较优,有益于滩羊的健康养殖,可在生产中推广使用。

miR-221-3p在PTC中的表达及对BCPAP细胞增殖、凋亡的影响与KEGG、GO分析

目的:观察miR-221-3p在乳头状甲状腺癌(PTC)中的表达,分析其与分期、转移的关系,瞬时转染miR-221-3p inhibitor观察其对PTC细胞BCPAP的增殖和凋亡的影响,生物信息学方法分析miR-221-3p可能作用的靶基因、参与的通路及功能.方法:(1)原位杂交法(ISH)检测PTC、滤泡状甲状腺癌(FTC)与正常甲状腺组织中miR-221-3p的表达.(2)miR-221-3p inhibitor瞬时转染BCPAP细胞后与阴性对照组比较,实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)法、噻唑蓝(MTT)法、Annexin V-FITC/PI流式法分别检测两组细胞miR-221-3p表达、细胞增殖、凋亡情况.(3)软件预测miR-221-3p的靶基因,进行KEGG及GO富集分析.结果:(1)ISH显示PTC组织中miR-221-3p表达明显上调,与FTC、正常甲状腺组织相比差异有统计学意义(P<0.01);(2)miR-221-3p inhibitor转染细胞后,细胞miR-221-3p表达下降;细胞增殖减慢,细胞凋亡无明显改变.(3)在PTC中,KEGG分析显示miR-221-3p的靶基因参与了Wnt signaling pathway、Pathways in cancer等通路,GO分析显示miR-221-3p具有细胞代谢调控、基因表达调控、RNA代谢调控等生物功能.结论:miR-221-3p在PTC中表达明显上调,可能成为PTC的一种标志物,可能有影响PTC细胞增殖的作用,参与了Wnt signaling pathway、Pathways in cancer等通路,对PTC细胞的代谢、基因表达等功能具有重要影响.

应用KEGG进行跨物种转录组比较的生物信息方法

本文简单的介绍了一个应用KEGG进行跨物种转录组比较的生物信息方法

偏头痛相关酶和KEGG通路分析

搜集与偏头痛相关的编码酶的基因,利用KEGG通路分析目标基因的分布和功能,促进偏头痛遗传学研究和新药靶点研究。以"gene name"AND migraine检索PUBMED数据库,从原始文献中搜集并整理偏头痛相关酶基因数据,用DAVID在线分析工具对数据进行处理。搜索得到31个偏头痛酶基因,对7条KEGG代谢通路进行了分析:色氨酸代谢通路、酪氨酸代谢通路、精氨酸和脯氨酸代谢通路、叶酸一碳单位循环代谢通路、药物代谢通路、外源物质细胞色素P450代谢通路、肾素血管紧张素代谢通路。其中药物代谢通路包括9个药物,又以高选择性5-羟色胺重摄取抑制剂西酞普兰的应用前景最大。DDC、DBH、MTHFD1等6个偏头痛相关基因需要完善多态性研究。CYP450和单胺氧化酶在偏头痛的病理和治疗中都占有重要的地位。通过分析疾病相关酶基因的代谢通路,有助于了解疾病的分子病理基础,并为新药设计提供可靠靶点。

基于KEGG通路和蛋白相互作用网络筛选舒张性心力衰竭关键靶点基因

目的运用KEGG通路和蛋白相互作用网络筛选舒张性心力衰竭的靶点基因。方法以“Heart failure with preserved ejection fraction”为关键词在Genecard数据库中检索舒张性心力衰竭的靶点基因,并运用R语言相关数据包进行KEGG通路分析,获取舒张性心力衰竭的关键通路及关键基因,于STRING网站上传基因,建立关键基因的蛋白质相互作用网络,筛选出舒张性心力衰竭的核心靶点基因。结果检索到526个舒张性心力衰竭的基因,通过KEGG富集分析,得到425个基因富集于160条信号通路,主要有PI3K-Akt信号通路,JAK-STAT信号通路等,通过蛋白互作网络得到核心基因有VEGFA、AKT、IL-6等。结论本研究通过KEGG和蛋白质互作网络具体分析了舒张性心力衰竭的关键信号通路及核心基因,为进一步基础实验提供参考。

基于KEGG通路和基因网络对慢性萎缩性胃炎靶点基因的筛选

目的运用DAVID数据库得到通路和基因的相关信息,分析出重要基因的功能和分布,筛选出与慢性萎缩性胃炎(CAG)相关的靶点基因,促进对CAG发病机制的研究以及新药的开发。方法 2018年6月以"chronic atrophic gastritis"为关键词在NCBI数据库中检索CAG的相关基因,将得到的基因数据导入DAVID数据库,得到基因富集的通路数据。15个非冗余基因富集在20条KEGG通路上进行了分析,将15个基因输入String数据库做相互作用的网络图,将富集在通路上的关键基因也做网络图,并且将这两个网络图进行比较。结果在两张网络图中,FASLG、FAS、ICAM1、IL1B、AKT1、STAT3、TGFβ1、IL4R、IL11、IL23A是位于关系度排名靠前的基因。结论STAT3、ICAM1、IL1B、TGFβ1和AKT1五个基因与CAG相关,需要进一步深入研究,通过分析与疾病相关基因的所在通路和基因之间互作的网络图,有利于了解疾病的发病机制,并为新药研发提供可靠的靶点。

基于KEGG通路和基因网络对肝纤维化靶点基因的筛选

目的:运用DAVID数据库得到通路和基因的相关信息,分析出重要基因的功能和分布,筛选出与肝纤维化(hepatic fibrosis,HF)相关的靶点基因,促进对HF发病机制的研究以及新药的开发。方法:用hepatic fibrosis为关键词在NCBI数据库中检索HF的相关基因,将得到的基因数据导入DAVID数据库,得到基因富集的通路数据。95个非冗余基因富集在16条KEGG通路进行了分析,将95个基因输入String数据库做相互作用的网络图,将富集在通路上的关键基因也做网络图,并且将这两个网络图进行比较。结果:在两张网络图中IL6、TGFB1、TNF、IL10、NFKB1、TLR4都是处于度排名靠前的基因。结论:IL6、TGFB1、TNF、IL10、NFKB1、TLR4需要我们进一步的去深入研究,通过分析与疾病相关基因的所在通路和基因之间互作的网络图,有利于我们了解疾病的发病机制,并为新药研发提供可靠的靶点。

Blueberry malvidin-3-galactoside modulated gut microbial dysbiosis and microbial TCA cycle KEGG pathway disrupted in a liver cancer model induced by HepG2 cells

HCC(Hepatocellular Carcinoma)is a critical health issue worldwide.Our previous animal experiment has confirmed that blueberry malvidin-3-galactoside(M3G)can regulate the progression of HCC.In this study,feces samples from the same batch of mice were collected to explore the regulatory mechanism of M3G on intestinal microbiota and microbial TCA cycle metabolism KEGG pathway in HCC mice based on 16S rRNA sequencing and metagenomics.Our results showed that blueberry M3G increased the microbial diversity and regulated the structure of intestinal microbiota in mice,such as increasing the abundance of Clostridia(butyric acid-producing bacteria),Oscillospira and Ruminococcus,and reducing the abundance of pathogenic Erysipelotrichi.Compared with the group of liver cancer and 5-fluorouracil,blueberry M3G significantly regulated microbial TCA cycle KEGG pathway via improving the expression of key proteins(porA,DLAT,aceE,PC and OGDH).Additionally,we found which the abundance of Muribaculum intestinale increased by blueberry M3G may be an important factor affecting the microbial TCA cycle KEGG pathway via the pearson correlation(R)analysis of protein and microbiota.Taken together,these results demonstrate that the blueberry M3G has the potential to be an intestinal microbiota regulator and an adjuvant to HCC therapy.

Screening ulcerative colitis key target gene and pathway based on KEGG pathway

Objective:To obtain the relevant information of pathway and gene by using the database of DAVID,analyze the function and distribution of important genes,screen out the target genes related to Ulcerative Colitis and promote the study of the pathogenesis of UC and the development of new drugs.Methods:The Ulcerative Colitis was used to search UC related genes in TTD,Drugbank,DisGeNET database.The obtained gene data was input to the database of Daved,and the data of gene enriched pathway was obtained 87 genes were Significant enriched in the first 20 KEGG pathways.The 87 genes were input to the string database to make the interaction network diagram,and the key genes enriched in the pathway were also made the network diagram,and the two network diagrams were compared.Results:RELA,TNF,IL1B,NFKB1,IL6 and IL10 were among the highest ranked genes in two network diagrams.Conclusion:The study of RELA,TNF,IL1B,NFKB1,IL6 and IL10 is necessary for us to study further.The pathogenesis of UC was associated with multiple pathways such as NF-kappa B signaling pathway,Jak-STAT signaling pathway,TNF signaling pathway and so on.It is helpful to understand the pathogenesis of disease and provide a reliable target for the development of new drugs by analyzing the pathway and the network diagram of the interaction between genes and disease related genes.

小鼠NFATc1相互作用蛋白功能及KEGG通路分析

目的:利用生物信息学方法对小鼠NFATc1及相关蛋白功能进行预测与分析,为探讨NFATc1生物学功能及作用机制提供借鉴。方法:利用在线数据库STRING,选取系统打分高于0.800的20种蛋白质与NFATc1构建蛋白相互作用网络图,并对该蛋白集合进行后续分析;采用DAVID在线分析工具对以上蛋白进行GO功能富集和KEGG信号通路分析。结果:GO富集分析显示,该蛋白集合参与CaN/NFAT信号通路、转录正调控、JUN蛋白磷酸化、基因表达正调控等生物学过程。具体分子功能主要是结合转录因子、钙依赖蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸酶活性、JUN蛋白激酶活性及RNA聚合酶Ⅱ核心启动子近端序列特异性结合DNA等;KEGG信号通路分析显示,该蛋白集合主要富集于破骨细胞分化代谢、Wnt信号通路、T细胞受体信号通路、B细胞受体信号通路等。结论:NFATc1及其相关蛋白生物学功能具有广泛性,其原因可能与参与多种细胞信号转导通路相关。