基因芯片技术与基因表达谱研究

基因芯片技术是近年来出现的分子生物学与微电子技术相结合的最新DNA分析检测技术。该技术将成为信息科学与生命科学之间的联系纽带 ,为后基因组时代基因功能的分析提供一种最重要的技术手段。

表达谱基因芯片技术研究甘草甜素上调白介素-18基因的表达

目的:了解甘草甜素调节白介素-18(IL-18)基因启动子的活性,为甘草甜素的作用机制提供理论依据. 方法:应用基因表达谱芯片技术对于甘草甜素刺激HepG2 细胞之后的基因表达谱进行研究.聚合酶链反应(PCR)扩增IL-18基因启动子,命名为IL-18P.以T-A克隆法,将IL- 18P基因片段连入载体pGEM-T.将获得的质粒pT-IL- 18P,与报告质粒pCAT3-basic分别用KpnⅠ和BglⅡ双酶切后构建IL-18启动子报告基因表达载体pCAT3-IL-18P, 以重组表达质粒pCAT3-IL-18P瞬时转染HepG2细胞,以转染pCAT3 basic的HepG2细胞为阴性对照,甘草甜素刺激后24 h后收获细胞.用酶联免疫黏附法(ELISA)检测细胞中氯霉素乙酰转移酶(CAT)的表达活性. 结果:表达谱基因芯片研究结果表明,甘草甜素可上调IL- 18基因表达水平达2.815倍.构建的报告载体pCAT3-IL- 18P经过序列分析和酶切鉴定正确.pCAT3-IL-18P和甘草甜素瞬时转染的HepG2细胞的CAT表达活性是CAT3空载体的7.7倍,pCAT3-IL-18P的1.5倍. 结论:甘草甜素可以上调IL-18启动子的活性,进而上调IL-18基因的表达.为深入了解甘草甜素的免疫调节作用及其在病毒的清除过程中的作用机制提供新的理论依据.

表达谱基因芯片技术及其在动物基因组研究中的应用

将对表达谱基因芯片的原理、分类、技术流程、优点和在动物基因组研究中的应用以及存在问题作一综述,并对其应用前景进行展望。

建立cDNA微矩阵基因芯片技术并分析食管癌细胞系Eca109基因表达谱

为筛选食管癌相关基因,建立并应用cDNA微矩阵技术分析了食管癌细胞系ECa109基因表达谱。结果显示,在886条基因中,ECa109细胞系与正常食管上皮细胞间存在显著差异表达的基因有107条(12.08%),其中表达上调的51条(5.76%),表达下调的56条(6.32%)。定量RT-PCR验证其中2个基因的表达水平,结果一致。建立T7 RNA聚合酶扩增技术,并对比分析了无扩增样品的基因表达谱,两者表现了较好的吻合性,这为cD-NA微阵技术分析原发性食管癌微量肿瘤细胞的基因差异表达谱提供了方法学。食管癌细胞株ECa109基因表达谱的分析也使我们对食管癌病变机制有了一个初步的了解。

基因芯片技术在食管鳞癌转移相关基因表达谱筛选中的应用

目的研究人食管鳞癌转移相关基因表达谱,探讨食管鳞癌的转移机制。方法选取392个与肿瘤转移相关的基因克隆,制备成肿瘤转移基因芯片。提取食管鳞癌组织以及正常食管组织RNA,反转录后标记为cDNA探针,与cDNA芯片杂交,经扫描及Quantarray3.0软件分析后比较两种组织中的差异表达基因。结果共筛查出差异表达基因58条,其中表达上调基因36条、下调基因22条,包括癌基因、抑癌基因、黏附分子、基质金属蛋白酶、信号转导因子、细胞代谢和免疫相关基因等。结论基因芯片筛查食管鳞癌转移相关基因表达谱可为明确食管鳞癌转移机制提供重要参考。

分别应用基因芯片和solexa技术研究脐血干细胞体外诱导的巨核细胞基因表达谱

目的分别应用基因芯片和solexa技术研究人脐带血CD34+细胞来源的巨核细胞的基因表达谱。方法采用密度梯度离心法和免疫磁珠法分选人脐带血CD34+细胞。100 ng/ml TPO诱导培养12天后,应用免疫磁珠法分选巨核细胞(MKs)和非巨核细胞(非MKs)。分别应用基因芯片和solexa技术检测MKs和非MKs的差异表达基因。结果基因芯片技术在38000多个基因表达谱的筛选中,检测出呈现显著差异表达的基因有1834个,其中711个上调基因,1123个下调基因。应用solexa技术获取的MK和非MK细胞Tag初始数量分别为3773147和3533805个,整个清晰的Tag数量分别为3291132和2967947,明显独特的tag数量分别为197769和245318个。其中上调基因表达数量为1161个,下调为902个;上调Tag表达数量为2717个,下调为1519个。结论 MKs和非MKs mRNA表达存在显著差异,差异基因编码产物与细胞内信号转导、新陈代谢、细胞发育、运动、细胞凋亡、细胞黏连和免疫应答等功能相关,进一步深入研究将有助于探讨巨核细胞的表达机制、信号传导及调控机制。基因芯片和solexa技术的检测结果存在重叠,同时又相互补充,两种方法联合应用能得到更完整的巨核细胞的基因表达谱。

基于基因芯片技术研究焦虑抑郁障碍对女性高血压患者基因表达谱的影响

根据世界卫生组织的数据,全球大约三分之一的成年人伴有血压升高,其中一半的人将罹患中风或心脏疾病[1]。随着经济的高速发展,社会节奏不断加快,越来越多的人患有焦虑抑郁障碍(ADC)等精神疾病。研究表明,ADC与多种疾病的发生发展密切相关[2]。

用基因芯片技术分析铝胁迫下小麦的基因表达谱(英文)

目的:采用基因表达谱分析方法,探讨小麦耐铝的分子机理。方法:利用抑制消减杂交(SSH)技术,以小麦的铝敏感品种Chisholm及其耐铝近等基因系Chisholm-T(其耐铝性来自小麦品种Atlas66)的根尖为材料,构建了2个铝胁迫后的SSHcDNA文库,共含有1628个表达序列标签(EST),利用这些EST制作了小麦根系的cDNA基因芯片。以cDNA基因芯片为平台,在铝胁迫后6h、1d、3d和7d,分别比较Chisholm和Chisholm-T之间的基因表达谱差异。结果:在各个时间点,耐铝和不耐铝小麦材料之间约有5%的EST表现出差异表达。对所有差异表达的EST进行测序分析,序列数据经Pipe-Online2.0进行毗连序列群(contig)拼接,发现只有8.3%的重复序列。结论:SSH是一种非常有效的差减和均一化的建库方法。对有功能注释的差异表达基因进行功能分类分析,表明这些基因参与了植物体内的电子传递、信号传导、植物保护和次生物质的代谢活动。

表达谱基因芯片技术在皮肤病研究中的应用

表达谱基因芯片技术是近几年发展起来的分子生物学与微电子技术相结合的基因分析检测技术。结合其他生物技术,为疾病的发病机制研究、疾病诊断、药物开发等提供了全新的方法。在皮肤科中已用于炎症性皮肤病、皮肤肿瘤、结缔组织病等的研究,成为皮肤病研究的新亮点。

应用基因芯片技术检测子宫肌瘤的基因表达谱

目的:研究人子宫肌瘤与子宫肌组织差异表达基因,寻找子宫肌瘤相关基因,以进一步阐明子宫肌瘤的发病机理。方法:以包含2048条cDNA基因表达谱芯片研究一组子宫肌瘤组织与子宫肌组织样本的基因表达谱。结果:在4例子宫肌瘤与子宫肌组织中三三比较共筛选出差异表达基因16条,主要涉及细胞信号和传递蛋白,蛋白翻译合成类基因。4组样本共同表达的差异基因有1条,属于蛋白翻译合成类基因。结论:基因表达谱芯片能有效地筛选子宫肌瘤相关基因,具有快速、高通量、高敏度等特点。

采用基因芯片技术研究丹红注射液对急性心肌梗死模型大鼠基因表达谱的影响

目的:探讨丹红注射液(DHI)对急性心肌梗死(AMI)模型大鼠基因表达谱的影响。方法:将雄性SD大鼠随机分为假手术组、模型组和DHI组(0.76 mL/kg),每组10只。模型组和DHI组采用冠状动脉左前降支结扎法复制AMI模型。造模后,假手术组和模型组大鼠均肌内注射等容生理盐水,DHI组大鼠肌内注射相应药物,每日1次,连续14 d。末次给药后,分离大鼠梗死边缘区心肌组织,采用基因芯片技术检测基因表达谱的变化情况,以相对表达量差异倍数为指标,筛选差异表达微RNA(miRNA)。在检索其对应基因的基础上,利用DAVID生物信息学资源数据库和KEGG通路数据库分别进行基因本体(GO)和KEGG通路富集分析;借助TargetScan数据库预测差异表达miRNA对应的靶基因信使RNA(mRNA),采用Cytoscape 3.6.1软件构建miRNAmRNA网络并进行分析,采用Agilent GeneSpring GX v11.5软件筛选上述网络中与炎症相关的靶基因和miRNA。结果:与假手术组比较,模型组差异表达miRNA共22个,其中上调5个、下调17个;与模型组比较,DHI组差异表达miRNA共26个,均为上调;与DHI治疗AMI有关的差异表达miRNA包括rno-let-7a-5p、rno-let-7d-5p、rno-let-7f-5p、rno-miR-26b-5p、rno-miR-29b-3p、cel-miR-39-3p、cel-miR-39-5p、rno-miR-142-5p、rno-miR-191a-5p、rno-miR-409a-3p。GO和KEGG通路富集分析结果显示,差异表达miRNA对应基因主要集中在膜结合细胞器、细胞质、内膜系统等细胞组分中,通过解剖结构发育、多细胞组织发育、发育过程等生物过程来发挥蛋白结合、离子结合等分子功能;其主要富集于钙信号通路,过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)信号通路,血管内皮生长因子(VEGF)信号通路,细胞凋亡,糖基磷脂酰肌醇锚定生物合成,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解等信号通路上。miRNA-mRNA网络分析结果显示,与差异表达miRNA对应的靶基因mRNA共25个,与之关联的miRNA共24个;该网络中与炎症相关的靶基因共6个(IL6、IL1b、TNF、TLR4、CRP、CXCL12),涉及差异表达miRNA共19个。结论:DHI对AMI的治疗作用可能与调节相关miRNA的表达,影响钙离子、PPAR、VEGF等通路的信号转导,调控白细胞介素、趋化因子、C反应蛋白等炎症标志物的分泌有关。

基因芯片技术研究柽柳NaHCO_3胁迫下基因的表达

运用基因芯片技术研究了NaHCO3胁迫下柽柳 (Tamarixandrossowii)基因的表达。将Cy5和Cy3两种荧光染料分别标记在NaHCO3处理和对照的柽柳cDNA上 ,将两种荧光探针混合 ,与载有柽柳基因的高密度芯片进行杂交并用芯片扫描系统进行扫描 ,通过Cy5与Cy3信号强度比值的计算研究基因的差异表达。共获得了 89个差异表达的基因 ,其中 ,2 7个下调表达 ,6 2个上调表达。BlastX分析表明这些基因按功能可以分为光合作用、活性氧清除、渗透调节、信号传导与表达调控、代谢、发育相关、核糖体蛋白、蛋白质的分解与再生、转运类蛋白、水通道蛋白等几大类别。同时 ,发现了一些与盐胁迫相关的功能未知基因或未有任何功能信息的基因 ,这些基因可能在柽柳抗盐过程中具有重要作用。揭示了柽柳的抗盐胁迫涉及的几种重要途径 ,并获得了NaHCO3胁迫前后柽柳基因表达谱。

应用表达谱芯片技术对丙型肝炎病毒非结构蛋白5A反式调节基因的研究

目的:应用基因表达谱芯片研究丙型肝炎病毒(HCV)非结构蛋白5A(NS5A)的反式调节基因.方法:构建NS5A基因的真核表达载体pcDNA3.1(-)-NS5A,应用基因表达谱芯片技术对pcDNA3.1(-)-NS5A转染的HepG2(人肝母细胞瘤细胞系)细胞和转染空载体的相同细胞的差异表达mRNA进行检测和分析.结果:HepG2细胞经转染NS5A后,有54条差异基因表达,其中28条基因表达增强,26条基因表达降低.这些差异表达的基因与细胞的增生、分化及细胞的信号转导密切相关.结论:应用基因表达谱芯片成功筛选了丙型肝炎病毒非结构蛋白5A的反式调节基因,为进一步阐明丙型肝炎病毒非结构蛋白5A的反式激活作用及免疫调节机制提供了新的依据.

基因表达谱芯片技术筛选乙型肝炎病毒X蛋白反式调节基因

目的:乙型肝炎病毒(HBV)基因组编码的HBxAg是一种很强的反式激活(transactivation)病毒蛋白,在正常肝细胞的恶性转化(transformation)以及肝细胞癌(HCC)的形成过程中具有十分重要的作用.为了阐明HBxAg的表达对于肝细胞基因表达谱的影响,我们应用基因芯片技术,对于转染和未转染的HepG2细胞进行了分析.方法:以含有全长乙型肝炎病毒基因的pCP10质粒作为模板,应用聚合酶链反应技术(PCR)扩增的HBxAg基因片段,常规分子生物学技术构建HBxAg的真核表达载体pcDNA3-HBxAg,利用脂质体转染技术转染HepG2细胞,HBxAg蛋白的表达以Western blot杂交技术证实.从转染和非转染细胞HepG2中提取总mRNA,逆转录为cDNA,并进行基因芯片技术分析.结果:经过限制性内切酶分析和序列测定,证实pcDNA3-HBxAg构建正确.HBxAg在HepG2细胞中的表达以Western blot杂交技术得到证实.对于HBxAg重组表达载体和空白载体转染的HepG2细胞的基因表达谱,利用基因芯片技术进行分析.结果表明,16种基因的表达水平上调,58种基因的表达水平下调.这些基因包括细胞生长、细胞凋亡、信号转导等基因,相信这些类型的基因在HBxAg的恶性转化中具有十分重要的作用.结论:HBxAg是一种病毒反式激活蛋白,对于肝细胞基因表达谱有显著影响;基因芯片技术是分析病毒反式激活蛋白反式调节基因表达谱的重要技术途径.

基因表达谱芯片技术筛选丙型肝炎病毒非结构蛋白3反式调节靶基因

目的:丙型肝炎病毒(HCV)的非结构蛋白3(non-structural protein 3,NS3)是由HCV基因组编码的具有多种功能的蛋白质.NS3蛋白的表达对于HCV感染肝细胞的基因表达谱具有显著影响.为了研究NS3蛋白反式调节的靶基因,我们应用基因芯片技术对于pcDNA3.1(-)和pcDNA3.1(-)-NS3分别转染的HepG2细胞的基因表达谱进行分析.方法:以含有HCV-H全基因组cDNA的质粒pBRTM3011作为模板,应用聚合酶链反应(PCR)技术扩增NS3蛋白编码基因片段,以常规的分子生物学技术构建表达载体pcDNA3.1(-)-NS3.以脂质体技术转染肝母细胞瘤细胞系HepG2,提取总mRNA,逆转录为cDNA,与转染空白表达载体pcDNA3.1(-)的HepG2细胞进行DNA芯片分析并比较.结果:构建的表达载体经过限制性内切酶分析和DNA序列测定,证实准确无误.以单链可变区抗体的Western blot杂交技术证实构建的表达载体转染hepG2细胞之后有NS3蛋白的表达,提取高质量的总mRNA并进行逆转录成为cDNA,进行DNA芯片技术分析.在1 152个基因表达谱的筛选中,发现有34个基因表达水平显著上调,37个基因表达水平显著下调.结论:HCV的NS3蛋白是一种反式激活因子.NS3基因的表达对于肝细胞基因表达谱有显著影响.DNA芯片技术是分析反式激活靶基因的有效技术途径.

表达谱基因芯片的可靠性验证分析

cDNA芯片是一项新兴的能评估检测全范围mRNA表达水平变化的技术。通过同种组织RNA自身比较实验及不同组织RNA的差异分析实验对cDNA芯片实验的重复性进行检验 ,利用相关系数 (correlationcoefficient,R)、变异系数 (coefficientofvariation ,CV)和假阳性率 (falsepositiverate,FPR)分析cDNA芯片数据的可靠程度 ,对cDNA芯片实验数据作了整体的评估。结果证实 ,该芯片系统得到的cDNA表达谱数据相关系数一般大于 0 9,平均变异系数 15 %左右 ,假阳性率控制在 3%以内。还提出一致率 (consistencerate,CR)的概念 ,作为衡量cDNA芯片系统重复性的新参数 ,同时阐述了该参数优于目前常用的相关系数及变异系数的特点。另外 ,通过比较芯片制备中点样浓度、mRNA和总RNA以及不同批次芯片和不同标记过程对实验的影响 ,来分析芯片数据的系统误差来源。并提出重复两次实验 。

表达谱基因芯片

表达谱基因芯片具有高通量、缩微、多参数、平行化等优点 .在功能基因组学研究中正发挥越来越重要的作用 .就其原理、应用。

利用基因芯片技术筛选秦川牛公牛与阉牛肌肉组织差异表达基因

为了筛选秦川牛公牛和阉牛肌肉组织差异表达的基因,探讨二者肉质差异的分子生物学机理,文章利用Affymetrix公司生产的牛基因组芯片技术,分别检测了3头36月龄秦川牛公牛与阉牛背最长肌肌肉组织的mRNA表达水平变化;运用Significance Analysis of Microarrays(SAM)法对秦川牛公牛和阉牛基因表达谱进行了差异分析;并通过分子注释系统平台(MAS2.0)对差异表达基因进行了功能富集类分析和调控通路分析;最后应用实时定量PCR技术对部分差异表达基因进行了验证。基因表达谱分析结果显示,在36月龄秦川牛的肌肉组织中,共检测到约11000个探针,代表大约10000个基因。共筛选出差异表达基因143条,主要涉及胶原纤维的组织和合成、细胞粘附、细胞生长调控、泛素介导的蛋白分解代谢和横纹肌收缩等生物学过程;在分子注释系统数据库中注释到的显著调控通路为细胞外基质受体反应、细胞通讯、焦点粘连和紧密连接等;所验证的差异表达基因的荧光定量PCR结果与芯片结果基本一致。结合已有的文献报道,文章初步认为ECM受体反应、细胞通讯、焦点粘连、紧密接头等调控通路及COL3A1、COL1A1、COL1A2、SPP1、FBN1、MMP2、ECM1、MYH3、MYH8、S100A4、ASPN、CFD等基因可能是参与调控秦川牛阉割前后肉质性状差异的重要调控通路和基因。此外,还筛选出一些尚未在GenBank上登陆的序列,推测可能是未知的新基因,它们在牛肉质代谢过程中的作用还需进一步的研究证明。

应用表达谱芯片技术对截短型乙型肝炎病毒表面抗原中蛋白反式调节基因的研究

目的:应用基因表达谱芯片研究乙型肝炎病毒(HBV)表面抗原截短型中蛋白(MHBst)的反式调节基因.方法:构建MHBst基因的真核表达载体pcDNA3.1(-)-MHBst,应用基因表达谱芯片技术对pcDNA3.1(-)-MHBst转染的HepG2(人肝母细胞瘤细胞系)细胞和转染空载体的相同细胞的差异表达mRNA进行检测和分析.结果:HepG2细胞经转染MHBst后,有37条差异基因表达,其中14条基因表达增强,23条基因表达降低.这些差异表达的基因与细胞的增生、分化及细胞的信号转导密切相关.结论:应用基因表达谱芯片成功筛选了乙型肝炎病毒表面抗原截短型中蛋白的反式调节基因,为进一步阐明乙型肝炎病毒表面抗原截短型中蛋白的反式激活作用及免疫调节机制提供了新的依据.