结合基因功能分类体系筛选聚类特征基因

使用两套基因表达谱数据,按各基因的表达值方差,选择表达变异基因对样本聚类,发现一般使用方差较大的前10%的基因作为特征基因,就可以较好地对疾病样本聚类。对不同的疾病,包含聚类信息的特征基因有不同的分布特点。在此基础上,结合基因功能分类体系(Gene Ontology,GO),进一步筛选聚类的特征基因。通过检验在Gene Ontology中的每个功能类中的表达变异基因是否非随机地聚集,寻找疾病相关功能类,再根据相关功能类中的表达变异基因进行聚类分析。实验结果显示:结合基因功能体系进一步筛选表达变异基因作为聚类特征基因,可以保持或提高聚类准确性,并使得聚类结果具有明确的生物学意义。另外,发现了一些可能和淋巴瘤和白血病相关的基因。

基因产物功能分类系统

介绍了4个目前常见的基因产物功能分类体系,第一代功能分类体系GenProtEC、MIPS和KEGG大都是在MonicaRiley提出的分类系统的基础上形成的。而正在发展的GeneOntology(GO)是第二代功能分类体系,它涵盖了更多生物体基因产物的功能。该文通过对这几个分类系统的比较,阐明各自的特点,说明其存在的问题。

基于功能模块的基因表达谱聚类分析

按GENE ONTOLOGY基因功能分类体系,将基因模块化地组织成具有显著生物意义的低维功能模块单元,并将其作为新的分析指标用于分类微阵列疾病样本,从而提出了基于功能表达谱的聚类分析新途径.采用NC I60数据集,通过功能表达谱对组织样本进行聚类分析.结果显示,新算法不但得到高准确度的样本分型结果,而且能够直接从功能水平上给出相应的生物学解释.同时,用基于功能表达谱对组织样本进行聚类分析可以显著降低特征维数,有效地处理高检测误差与基因表达变异问题.

慢性疲劳综合症差异表达基因筛选的运动实验研究

为了寻找慢性疲劳综合症的标志物,并研究慢性疲劳综合症与身体锻炼之间的关系,对患有慢性疲劳综合症女性的运动前后外周血单核细胞基因表达谱进行了研究。两组女性自愿参加本次实验(即患有慢性疲劳综合症的女性组,称为实验组;身体健康而很少参与体育锻炼的白领组,称为对照组),两组在功率自行车上进行运动,强度控制在其最大负荷的70%左右。在负荷前后抽取血液,分离单核细胞并提取总RNA,逆转录成cDNA,进行信号标记后与带有3 800个寡核苷酸片断的芯片进行杂交。结果是:在负荷前后组内、组间的基因表达都有差异;又用基因功能分类方法对差异进行了评估,实验组与对照组间的运动敏感基因表达的差异主要体现在与染色质合成、核小体、囊泡、细胞骨架以及膜蛋白受体功能有关的基因上;与离子转运和离子通道活性相关基因表达方面,两组间的基准值在运动前就有明显差异,而在运动过后其差异变得更大。

典型淹水稻田土壤微生物群落的基因转录活性及其主要生理代谢过程

【目的】利用环境转录组技术,研究复杂稻田土壤中微生物群落主要生理代谢过程的基因表达水平及其对长期施氮磷钾肥(Mineral nitrogen,phosphorus,and potassium,NPK)的响应规律。【方法】针对中国科学院常熟农田生态系统长期定位试验的NPK施肥处理和不施肥对照处理(Control check,CK)稻田土壤,淹水培养2周后提取土壤微生物总RNA进行高通量转录组测序,利用MG-RAST网络分析平台(Metagenomics Analysis Server)进行活性微生物组成分析、基因功能注释及基因功能分类。【结果】细菌是CK和NPK处理稻田土壤微生物的优势类群,占比高达95%以上,细菌中的活性基因主要源于变形菌门(Proteobacteria,占细菌的50%以上)。同时也检测到古菌、真核生物和病毒等多种微生物的活性基因,而古菌中的活性基因主要源于奇古菌门(Thaumarchaeota,约占古菌的70%)。酸杆菌门(Acidobacteria)在NPK处理土壤中的转录活性显著高于CK处理土壤,而其他的细菌及古菌类群的转录活性在CK和NPK处理土壤间无显著性差异。CK和NPK处理土壤中表达量最高的基因是ABC transporter编码基因,与物质跨膜运输紧密相关。基于COG(Clusters of Orthologous Genes)、Subsystem、KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)3种基因功能分类数据库,发现CK和NPK处理土壤中微生物的主要代谢活动均为能量产生与转化、碳水化合物代谢、蛋白代谢和氨基酸代谢,而最活跃的代谢路径为氧化磷酸化及氨酰-tRNA合成。【结论】淹水状态下CK和NPK处理稻田土壤中的活性微生物组成较为一致,仅Acidobacteria的转录活性在两者间差异较大;在微生物的主要代谢活动方面,CK和NPK处理土壤之间基本一致,均以能量获取与蛋白代谢为主,长期施用无机化肥对复杂土壤微生物群落水平的主要代谢活动影响较小。

近交系小鼠C57BL/6和C57BL/10的转录组差异研究

目的:对近交系小鼠C57BL/6和C57BL/10进行转录组测序,对比其转录组差异,发现免疫反应相关差异基因,为药物体内活性评价动物选择提供参考。方法:采用Illumina Hiseq 2000测序平台进行测序,通过短序列分析获取转录本,通过基因功能分类(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)数据库进行测序结果分析。结果:获得38 553 614个C57BL/6小鼠的原始序列和37 721 318个C57BL/10小鼠的原始序列。获得118 002个转录本,注释了46 193个差异基因。38 106个转录本注释到2 196个GO分类中,GO分类主要分为3类:细胞成分,分子功能和生物过程。1 600个转录本注释到254个KEGG通路中。另外,发现了4 651个单核苷酸(SNP)位点。结论:通过二代测序方法发现近交系小鼠C57BL/6和C57BL/10转录组存在显著差异基因。在KEGG通路分析中筛选了一系列与小鼠免疫应答相关的差异基因,为建立小鼠免疫评价模型积累了数据,对药物实验动物体内活性检测分析具有参考意义,为生物制品评价用实验动物的标准化提供技术支撑。