基于荧光通用引物的多重定量RT-PCR基因表达谱分析平台的构建、优化及其应用

文章建立并优化了一种基于荧光通用引物的多重定量RT-PCR技术,该技术采用了嵌合特异引物引导荧光通用引物的扩增方案,多个目的基因被一对通用引物等比例扩增,从而实现多重定量检测。该技术实现了经济可靠的中通量基因表达定量研究,弥补了基因表达分析平台中cDNA芯片定量准确性低和Real-time quanti-tative PCR通量小的缺点,完善了整个基因表达的分析过程。文章以小鼠X染色体上影响性发育启动的QTL区段为例,选择11个目的基因进行了技术构建及优化,确定了该技术的检测灵敏度为102拷贝,通用引物与上游嵌合特异引物的比例以1:1为佳,并且验证了该技术的重复性和准确性。降落式(Touchdown)PCR结合通用引物补加实验表明,该优化步骤可大大改善低丰度表达基因的扩增。通过对2个品系(C3H/HeJ和C57BL/6J)15日龄小鼠的下丘脑和睾丸组织中的11个基因的表达分析,在下丘脑中找到了一个差异表达的基因PHF6可用于进一步的基因功能研究。

原发灶不明转移癌基因表达谱分析技术进展

原发灶不明转移癌(CUP)是一类经组织病理学证实为转移性,但经多种临床诊疗手段无法明确原发灶的肿瘤。明确肿瘤原发部位是CUP诊断的第一步,组织病理学、免疫组织化学技术、PET/CT都是临床常用的诊疗手段。基因表达谱分析技术是近年新兴的一种诊断原发灶的方法,具有较高的诊断准确率、敏感性和特异性,有望实现CUP患者的个体化治疗。

棉花细胞壁蛋白基因分离鉴定与表达分析

棉纤维起源于棉花胚珠外层表皮细胞.研究棉纤维发育,具有重要理论和实践意义.从棉纤维等组织cDNA文库中分离了186个棉花细胞壁结构蛋白基因,按照所编码的蛋白质结构特点,可将这些基因分为三类:富含脯氨酸细胞壁蛋白(P ro line-rich ce llw a ll prote ins,PRP s)基因、伸展蛋白(Ex tens ins)或者富含羟脯氨酸糖蛋白(Hydroxypro line-rich g lycoprote in,HRGP)基因,富含甘氨酸蛋白(G lyc ine-rich prote ins,GRP s)基因.采用cDNA m icroarray技术,比较上述基因在开花后10天的野生型棉花纤维和无絮无绒(fuzzless-lin tless,fl)突变体胚珠表皮中表达谱发现,其中有7个基因在野生型纤维中特异性或高效性表达,表明它们可能与纤维发育有关.

基于基因表达数据的双向聚类算法的综述

随着基因芯片和DNA微阵列等高通量、短读取、低成本检测技术的发展,从而产生了丰富的基因表达数据。对这些数据进行有效的分析已经成为后基因组时代的研究重点。一般的聚类是根据数据的全部属性将数据聚类,这种聚类方式称为传统聚类。传统聚类只能寻找到全局信息,无法找到局部信息,而大量的生物学信息就隐藏在这些局部信息中。为了更好地在数据矩阵中搜索局部信息,人们提出了双聚类概念,这种算法从思想上有别于传统的聚类算法,它主要强调在聚类时基因和条件的同时性。目前比较成熟的双聚类算法大约有十七种左右。基于此本文简要调研了现有的三种具有代表性的双聚类算法,系统的分析了每种算法的设计步骤,算法原理,操作环境以及应用。这对于不同的基因数据如何选择更加合适的双聚类算法和软件提供了一定的指导。

大鼠再生肝8种细胞的葡萄糖代谢基因转录谱预示的代谢活动

为了解大鼠肝再生中8种肝脏细胞的葡萄糖代谢基因转录谱及其预示的葡萄糖代谢活动,用percoll密度梯度离心结合免疫磁珠分选方法分离大鼠再生肝的8种细胞,用RatGenome2302.0芯片等检测上述细胞的葡萄糖代谢基因在大鼠肝再生中的表达变化,用H-Cluster软件分析基因表达模式,用生物信息学和系统生物学等方法分析基因表达变化预示的生理活动.结果表明,48个葡萄糖代谢基因在大鼠肝再生中发生了有意义的表达变化,其中上调、下调和上/下调的基因数分别为20、14、14,上述细胞的相应基因数为14、8和0,11、6和0,6、4和0,7、11和0,11、6和2,6、5和1,12、5和0,9、9和1,呈现21种表达相关性.上述葡萄糖代谢基因转录谱预示,肝细胞和库普弗细胞的3-磷酸甘油醛合成增多,肝细胞和胆管上皮细胞的烯醇式丙酮酸合成增多,肝星形细胞、窦内皮细胞、库普弗细胞、陷窝细胞和树突状细胞的通过三羧酸循环产生ATP活动增强.结论:大鼠肝再生与葡萄糖代谢密切相关.

大鼠肝再生中8种肝脏细胞的凝血反应相关基因转录谱预示的生理活动

目的了解大鼠肝再生中8种肝脏细胞的凝血反应相关基因转录谱及其预示的生理活动。方法大鼠再生肝8种细胞的分离,基因表达变化检测,预示的生理活动分析用Cluster等软件及生物信息学和系统生物等方法进行,用MicrosoftExcel等软件分析基因的表达模式。结果40个参与凝血反应的基因与肝再生相关,肝细胞、胆管上皮细胞、卵圆细胞、星形细胞、窦内皮细胞、库普弗细胞、陷窝细胞、树突状细胞的相应基因数为13、31、12、33、32、9、34、33。serpine1、a2m在上述8种细胞,vwf、klkb1在除库普弗细胞之外的7种细胞,其他基因在两种或两种以上细胞中发生有意义表达变化。上述基因转录谱预示,肝再生启动和进展阶段激肽释放酶和凝血酶原合成,凝血酶形成等活动增强。终止阶段纤维蛋白单体形成纤维蛋白聚合体等活动增强。结论大鼠肝再生与凝血反应密切相关。

大鼠再生肝8种细胞的嘌呤核苷酸代谢基因转录谱预示的代谢活动

为了解大鼠肝再生中肝细胞、胆管上皮细胞、卵圆细胞、星形细胞、窦内皮细胞、库普弗细胞、陷窝细胞、树突状细胞等8种肝脏细胞的嘌呤核苷酸代谢基因转录谱及预示的代谢活动,按张丽君[1]等方法分离大鼠部分肝切除后10个恢复时间点大鼠再生肝的上述8种细胞,用RatGenome2302.0芯片等检测嘌呤核苷酸代谢基因在上述细胞中表达变化,用Excel等软件及生物信息学和系统生物学等方法分析它们的表达模式、预示的生理活动等.结果表明,85个嘌呤核苷酸代谢基因在大鼠肝再生中发生了有意义表达变化,8种细胞的相应基因数为40,43,30,42,22,26,36和48.上调、下调、上/下调的基因个数为49、11、31,相应细胞的基因数为27、20和1,31、4和1,15、7和3,12、10和0,23、15和3,19、7和2,39、3和1,33、6和0.其中,催化DNA合成的DNA聚合酶基因和催化RNA合成的RNA聚合酶基因在肝再生的多个时间点和多种细胞中表达增强,胆管上皮细胞和星形细胞的腺苷酸合成相关基因表达增强.肝细胞、卵圆细胞和星形细胞的核苷酸分解相关基因、肝细胞、星形细胞和树突状细胞的嘌呤核苷分解相关基因表达减弱.预示大鼠肝再生与嘌呤核苷酸代谢密切相关.

基于生物信息学对肝细胞癌潜在枢纽基因的筛选及验证

目的:筛选网络数据库中肝细胞癌组织与非癌性肝组织中差异表达的基因,并探讨其中适合作为早期筛查肝癌及治疗晚期肝细胞癌(HCC)的分子标记.方法:从GEO数据库中下载3个数据集GSE121248、GSE101685和GSE14520,筛选差异表达显著的基因(DEGs),并对其进行基因功能富集和信号通路富集分析,利用STRING网站构建对应蛋白的相互作用网络,导入Cytoscape软件后用CytoHubb插件筛选处于关键位置前10位的枢纽基因.利用Kaplan-Meier生存分析比较枢纽基因表达差异对肝癌患者平均生存率的影响,并通过GEPIA验证枢纽基因在肝癌组织中的表达变化情况,进一步分析各枢纽基因所涉及的信号通路.结果:数据集GSE121248、GSE101685和GSE14520分别筛选出为187、536和253个DEGs(|log2FC|>2, adj.P<0.01).Venn图显示3个数据集中共同包含的DEGs有87个,其所涉及的细胞功能为类固醇代谢和氧化还原酶活性,所涉及的通路为视黄醇代谢及p53信号通路.87个DEGs对应的69个蛋白的相互作用网络中,筛选最大团中心性(maximal clique centrality, MCC)前10位的枢纽基因为CDK1、CCNB1、TOP2A、PRC1、ECT2、RACGAP1、DTL、RRM2、ASPM和ESR1.Kaplan-Meier生存分析提示9个基因(CDK1、CCNB1、TOP2A、PRC1、ECT2、RACGAP1、DTL、RRM2和ASPM)高表达可能导致HCC患者的总生存期(OS)较差,而ESR1基因高表达时患者OS延长(P<0.05).GEPIA分析369例HCC组织和160例正常肝组织的结果显示,CDK1、CCNB1、TOP2A、PRC1、ECT2、RACGAP1、DTL、RRM2和ASPM表达升高,而ESR1表达下调(|log2FC|>1,P<0.05).这10个枢纽基因所涉及的信号通路主要为p53信号通路、细胞周期和孕酮介导的卵母细胞成熟.结论:9个枢纽基因CDK1、CCNB1、TOP2A、PRC1、ECT2、RACGAP1、DTL、RRM2和ASPM的高表达以及ESR1的低表达与肝癌患者的不良生存率密切相关,提示它们作为检测对象预测肝癌预后及作为干预靶点改善肝癌预后的可能.

大鼠再生肝8种细胞的PPARγ信号通路相关基因转录谱预示脂类代谢活动

为了解大鼠肝再生中肝细胞、胆管上皮细胞、卵圆细胞、星形细胞、窦内皮细胞、库普弗细胞、陷窝细胞、树突状细胞等8种肝脏细胞的PPARγ信号通路相关基因转录谱及其预示的脂类代谢活动,按本卷2期张丽君[1]等方法分离大鼠再生肝8种细胞,检测它们的PPARγ信号通路基因表达谱,分析其预示的生理活动.结果表明,41个PPARγ信号通路相关基因在大鼠肝再生中发生了有意义的表达变化,其中上调、下调和上/下调的基因为9、9、23个,呈现15种表达相关性.相应细胞的基因数为10、6和1,10、12和2,7、7和0,16、8和3,18、7和1,10、6和1,11、20和0,13、9和4.它们的转录谱预示,胆管上皮细胞和星形细胞的脂肪合成、星形细胞和树突状细胞的胆固醇代谢、8种肝脏细胞的脂肪酸运输和脂肪细胞分化、星形细胞、窦内皮细胞和树突状细胞的脂肪酸氧化和糖异生、胆管上皮细胞和树突状细胞的能量代谢增强.上述结果表明,PPARγ信号通路与大鼠肝再生密切相关.

大鼠再生肝8种细胞的基因转录谱预示BE115434和X76129参与凝血反应

为了解新基因BE115434和X76129与大鼠再生肝的凝血反应相关性,按张丽君[1]等方法分离大鼠再生肝8种细胞、检测它们的基因表达变化,分析新基因的序列同源性、共表达关系及参与的生理活动.结果表明,X76129与纤溶酶原激活酶基因plaur同源和共表达,BE115434与纤维蛋白活化因子抑制蛋白serpind1同源和共表达.它们的表达变化预示X76129和BE115434参与大鼠再生肝的凝血反应.

产电微生物基因组及代谢网络分析

产电微生物的生物信息学分析是微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)研究中的关键环节,各种生物信息学分析方法已经开始应用于产电微生物研究.本文综述了目前产电微生物基因组、功能基因组和代谢网络分析的重要方法,包括基因和基因表达信息分析、基因组和比较基因组分析、代谢网络建模和计算机模拟等,其中,产电微生物代谢网络的构建是联系上游基因组分析和下游基因工程改造的关键,是目前相关研究面临的挑战.生物信息学分析必将促进干实验与湿实验的紧密结合,促进发现电子转移相关功能基因,解析微生物产电机制,优化代谢网络,由此指导基因工程改造产电微生物,最终提高产电效率.

CHST15基因胚系突变与家族性骨髓增殖性肿瘤的发生和更高的转化风险相关

骨髓增殖性肿瘤(MPN)多数情况下表现为散发性,一些胚系基因突变,如TET-2、TERT、ATG2B/GSKIP、MECOM、HBS1L-MYB和RBBP6可能导致一小部分家族性MPN病例。然而,大多数家族性MPN病例的致病胚系突变尚不清楚。该研究对3个MPN家系成员(n=6)的生殖细胞和体细胞进行了全外显子组测序,发现了CHST15基因c.1367delG(pArg456fs)突变,通过基因表达谱分析,深入了解家族性MPN中CHST15突变的分子机制和信号通路,并建立转基因细胞模型以探索CHST15突变的后果。

肽处理相关基因在良恶性嗜铬细胞瘤鉴别中的意义

用GeXP（基凶表达谱分析）方法，对16例良性嗜铬细胞瘤、14例恶性嗜铬细胞瘤患者的基因表达进行定量分析，发现肽处理相关基因在恶性嗜铬细胞瘤组表达低于良性嗜铬细胞瘤组表达，其中QPCT、HSPA4L、RNF6、RNF128基因表达较低可能提示嗜铬细胞瘤的恶性潜能更大。

原发灶不明肿瘤的诊断与治疗

原发灶不明肿瘤(CUP)是一类异质性肿瘤,具有独特的生物学特性,最常见的病理类型是腺癌。在世界范围内,CUP占所有肿瘤的2.3%~5.0%,不仅是第6~8位常见的癌症,也是导致癌症患者死亡的第3~4位常见原因。CUP原发灶检出困难,主要诊断方法有全面的病史采集、详细的体格检查、实验室及影像学检查、内窥镜、免疫组化和基因表达谱分析技术等,其中病理和免疫组化仍是诊断的金标准。近年来随着诊断技术的发展,CUP发病率已有所下降。CUP患者的预后受多种因素影响,如肿瘤原发部位、转移灶及数目、病理类型、治疗方式、体力状况、乳酸脱氢酶水平等。因其独特的生物学特性,相关临床试验开展困难,CUP患者整体预后不佳,其中15%~20%的CUP患者预后较好,80%~85%的患者预后差,中位生存期不足1年。传统经验性治疗包括以铂类或紫杉醇为基础的化疗、放疗和手术治疗,并不能有效改善患者预后。基因表达谱分析等分子诊断技术可识别CUP患者的分子特征,为组织形态学提供了实用而有效的补充,并使靶向治疗成为可能,开辟了CUP患者治疗的新途径。分子诊断指导下的位点特异性治疗,靶向及免疫治疗有望使CUP的治疗个体化、精准化,利于提高患者的生活质量和生存期。