基因共表达网络分析及蛋白质相互作用筛选核分裂周期蛋白80与肺腺癌分期及预后的相关性

目的通过基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analaysis,WGCNA)及蛋白质相互作用(protein-protein interaction,PPI)识别肺腺癌发生发展中的枢纽基因。方法从TCGA数据库中下载497例肺腺癌组织和54例正常肺组织的RNA-seq表达矩阵及配套临床信息。利用R语言的DESeq2软件包进行差异基因表达分析。随后通过WGCNA筛选出枢纽模块,PPI分析鉴定出枢纽基因。最后使用GEIPA数据库验证枢纽基因与肿瘤分期、预后的关系。结果通过DESeq2分析得到1904个差异基因。通过构建共表达网络,确定棕色和蓝色模块为枢纽模块,PPI分析筛选得到核分裂周期蛋白80(nu⁃clear division cycle 80,NDC80)为枢纽基因。GEIPA数据库验证结果显示NDC80基因与肿瘤的分期相关(F=3.58,P<0.05),且NDC80基因高表达与肿瘤的总生存期较差有明显相关(HR=1.6,P<0.05)。结论通过构建WGCNA及PPI分析得到枢纽基因NDC80,且NDC80基因的高表达与肿瘤的分期及预后密切相关。提示NDC80基因有望成为肺腺癌预后的生物学标志物。

蛋白质相互作用网络研究的引文分析

目的:通过对蛋白质相互作用网络文献的同被引分析,得出其研究热点。方法:下载SCI数据库中蛋白质相互作用网络文献及其引文,统计引文频次,取被引频次超过33、累计百分比约为10%的58篇文献作为高被引论文,对来源-引文矩阵进行层次聚类分析,利用Ucinet软件对高被引文献的同被引矩阵进行k核分析,阅读文献得到该主题的研究热点。结果:高被引文献聚类分析得到6个研究热点。结论:蛋白质相互作用网络的热点主要集中于蛋白质相互作用网络数据的分析处理、生物网络中功能模块的研究、蛋白质相互作用的数据库建立、蛋白质相互作用网络拓扑结构的分析、关于蛋白质相互作用数据的分析软件、蛋白质相互作用网络的预测。

蛋白质相互作用网络分析在帕金森病中的应用

蛋白质的表达和功能在生命活动的执行中起着无可替代的重要作用。某种程度上,细胞进行生物活动是蛋白质在一定条件下进行相互作用的结果。揭示蛋白质之间相互作用,建立蛋白质相互作用关系网络并且对网络进行生物信息学分析是当前蛋白组学研究的热点之一。帕金森病(PD)是仅次于阿尔兹海默(AD)的第二大神经系统退行性病变,目前确切机制尚未完全阐明。近些年来,研究发现通过构建蛋白质互相作用网络,分析帕金森病中蛋白质的相互作用,为疾病的诊治和生物学标记物的发现提供了新思路。

发热伴血小板减少综合征病毒非结构蛋白的表达和定位及宿主互作蛋白的筛选和分析

目的:通过免疫沉淀联合质谱分析的方法筛选发热伴血小板减少综合征病毒(SFTSV)非结构蛋白(NSs)的宿主互相作用(互作)蛋白,探讨互作蛋白的功能、亚细胞定位及参与的生物途径,为阐明SFTSV的复制和致病机制提供依据。方法:将真核表达载体pSFTSV-NSs-Flag (实验组)和Flag-CMV-3 (阴性组)分别转染进人胚胎肾293T细胞中,同时设置空白组(不进行任何处理)。收集各组细胞裂解液,采用间接免疫荧光和Western blotting法验证SFTSV NSs在宿主细胞中的表达及定位。蛋白裂解液经protein A/G处理,采用免疫沉淀法富集与NSs结合的宿主蛋白,通过银染和考马斯亮蓝染色初步分析捕获的互作蛋白,观察各组蛋白差异条带。采用液相色谱和串联质谱技术得到蛋白质的序列信息,保留可信蛋白基于UniProt数据库检索,对鉴定到的蛋白进行基因本体论(GO)功能富集分析、蛋白结构域和功能位点数据库(IPR)、真核生物同源蛋白簇(KOGs)功能注释、京都基因与基因组百科全书(KEGG)信号通路富集分析、亚细胞定位和转录因子(TF)功能注释,确定互作蛋白的亚细胞结构、基因功能及参与的生物过程。结果:SFTSV NSs在相对分子质量33 000处表达单一特异性条带,免疫荧光检测其定位于细胞质中,且聚集呈砂粒体包涵体样。银染和考马斯亮蓝染色,实验组和阴性组均存在显著差异条带。质谱筛选出46种潜在互作蛋白;GO功能富集分析、KOGs功能注释和KEGG信号通路富集分析,与病毒翻译、细胞代谢及蛋白质运输相关的生物途径富集到较多数目的蛋白,注释中有8种蛋白具有中间丝蛋白结构域。亚细胞定位所占百分率最高的是细胞质蛋白;与NSs定位场所一致。TF功能注释,有1种蛋白来自NF-Y家族。结论:互作蛋白在协助蛋白质正确折叠、参与核糖体翻译和构成细胞骨架等进程中发挥作用,可能参与了抗病毒复制,可作为候选蛋白进一步研究SFTSV的复制机制。

基于酵母双杂交技术对与纳尔逊海湾正呼肠孤病毒σNS相互作用宿主蛋白的筛选

目的:探讨小鼠成纤维L929细胞中与纳尔逊海湾正呼肠孤病毒(NBV)σNS蛋白相互作用(互作)的宿主蛋白,阐明宿主蛋白对病毒复制的影响。方法:构建表达σNS蛋白的诱饵质粒pGBKT7-S3,采用测序技术验证诱饵质粒在Y2H酵母细胞中的准确表达。将pGBKT7-S3和pGADT7质粒分别和共同转化至Y2HGold酵母细胞中,涂布于固体培养基进行培养,观察菌落生长情况,确认σNS蛋白对酵母细胞无毒性,不能自行激活报告基因。诱饵质粒pGBKT7-S3与小鼠成纤维L929细胞的cDNA文库进行杂交,对编码互作蛋白的阳性克隆进行质粒抽提,阳性测序结果通过Uniprot数据库检索筛选得到与NBVσNS互作的蛋白。对互作蛋白进行基因本体论(GO)功能富集分析、京都基因和基因组百科全书(KEGG)信号通路富集分析和STRING生物信息学分析。结果:成功筛选出61个阳性克隆。DNA测序分析和BLAST比对分析去除23个未匹配到数据库和测序基本相同的阳性克隆。阳性测序结果通过Uniprot数据库检索筛选得到38个与NBVσNS互作的蛋白,31个蛋白参与细胞生物过程,36个蛋白是细胞解剖成分,31个蛋白具有结合功能,5个蛋白是线粒体呼吸链组成部分,7个蛋白是核糖体蛋白和核糖体大小亚基的组成部分,2个蛋白参与铁代谢稳态。GO功能富集分析,互作蛋白参与的生物过程(BP)富集在细胞过程、代谢过程、生物学调节、定位和对刺激的反应等;细胞组分主要是细胞解剖成分和含蛋白复合物;分子功能集中在结合、催化活性、结构分子活性和转运活性等方面。KEGG信号通路富集分析,蛋白在遗传信息处理途径的翻译、折叠、分类和降解信号通路中高度富集,在机体系统中主要与消化系统有关联;与多种病毒性传染病和癌症有关联。STRING分析,互作蛋白涉及核糖体蛋白类、蛋白修饰类、代谢类和免疫蛋白类等功能蛋白。结结论论:成功筛选出与NBVσNS蛋白互作的蛋白,宿主蛋白在病毒复制中具有重要作用。

酒精性肝炎自噬关键基因的筛选及生物信息学分析

目的筛选酒精性肝炎(AH)的自噬关键基因,探讨AH潜在的生物标志物和治疗靶点。方法采用基因表达综合数据库(GEO)中的2个AH基因芯片和从MSigDB、GeneCards数据库中获得的自噬相关数据集,通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)获取关键基因。对筛选的关键基因进行基因本体(GO)、京都基因和基因组百科全书(KEGG)功能富集分析,蛋白质相互作用(PPI)分析,免疫浸润分析,构建信使RNA(mRNA)-微小RNA(miRNA)网络,进行酒精性肝病不同分期的自噬相关关键基因的表达差异分析,并进一步通过实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(RT-qPCR)在AH患者和小鼠肝脏组织中验证。结果本研究筛选得到了11个与AH自噬相关的基因(EEF1A2、CFTR、SOX4、TREM2、CTHRC1、HSPB8、TUBB3、PRKAA2、RNASE1、MTCL1、HGF),均为上调基因。在AH患者和小鼠肝脏组织中,SOX4、TREM2、HSPB8、PRKAA2在AH组中的相对表达量均高于对照组。结论SOX4、TREM2、HSPB8、PRKAA2可能是AH潜在的生物标志物和治疗靶点。

共表达网络分析筛选肾透明细胞癌进展和预后相关基因

目的挖掘肾透明细胞癌(ccRCC)进展和预后相关基因。方法通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)和蛋白相互作用(PPI)网络分析筛选与ccRCC进展和预后相关的枢纽基因。结果在加权共表达网络和PPI网络中均发现与ccRCC进展密切相关的3个常见基因(VWF、TEK和FLT1)。基于数据集GSE53757、RNA测序数据和人类蛋白质图谱数据库的分析发现,各枢纽基因在正常肾脏和ccRCC中其转录和翻译水平上的表达存在显著差异。在测试集GSE53757和RNA测序数据中,3个枢纽基因均与ccRCC进展呈负相关(P<0.05)。受试者工作曲线显示,所有枢纽基因均可区分局限性(病理分期Ⅰ/Ⅱ)和非局限性(病理分期Ⅲ/Ⅳ)ccRCC(曲线下面积>0.5,P<0.05)。此外,基于RNA测序数据的生存分析发现,这些基因可能是ccRCC的预后生物标志物。GO富集分析显示,枢纽模块基因在血管生成相关通路中显著富集。基因集富集分析显示,枢纽基因低表达组主要富集于与免疫相关的通路。结论3个枢纽基因(VWF、TEK和FLT1)参与ccRCC的进展和预后,其可能对ccRCC的临床诊断、治疗和预后具有重要意义。

蛋白质与酸性染料相互作用的分光光度研究

分别在酸性和碱性介质研究了铬天青S(CAS) ,溴甲酚绿 (BCG) ,溴邻苯三酚红 (BPR)和甲基百里酚蓝 (MTB)与蛋白质结合的光度性质。在 pH 3 8～ 4 0 ,蛋白质使CAS和BCG的吸光度降低 ,在 pH 3 8和10 8,蛋白质分别使BPR和MTB最大吸收波长红移 10和 2 0nm ,并使染料吸光度增大。无论染料吸光度降低或增大 ,均与蛋白质浓度在一定浓度范围内成正比。初步讨论了蛋白质与染料作用的机理。

细胞黏附分子互作网络的构建与分析

借助网络分析可对基因调控、蛋白质互作和信号转导等细胞活动进行全局和局部性质分析.以细胞黏附的蛋白质相互作用为对象,通过数据挖掘和可视化软件构建了整合蛋白介导的黏附分子互作网络,该分子互作网络由156种蛋白质通过690种相互作用相连,其平均节点度为8.66、平均聚集系数为0.24,平均路径长度为2.6.黏附分子互作网络中包含数个功能模块,这些模块涉及网络内部多种分子相互作用的启动与停止,并进一步影响细胞的黏附、迁移和骨架组织.对黏附分子网络进行模体筛选和比较,发现一些数量相对较少、以三元复合物为主要结构的关键模体,同时对各网络模块和模体对细胞黏附的调控作用进行了探讨.

酵母双杂交技术筛选hCLP46的相互作用蛋白

目的:利用酵母双杂交技术,筛选人白细胞cDNA文库中能与人类CD34+干/祖细胞异常表达蛋白hCLP46(human CAP10-like protein46)相互作用的未知蛋白。通过对其相互作用蛋白的筛选和研究,研究hCLP46基因在骨髓增生异常综合症MDS-AML的作用机制,为MDS-AML的临床治疗和诊断提供理论基础。方法:以pGBKT7-hCLP46为诱饵质粒筛选人白细胞cDNA文库,得到阳性克隆,并对验证后的阳性克隆的外源性片段进行测序及同源性分析。结果:经过两次筛选、验证,从人白细胞cDNA文库中得到5个阳性克隆,对验证后的阳性克隆的外源片段进行测序及同源性分析,最终得到4个不同的候选基因序列。结论:应用酵母双杂交系统,共筛选得到4个不同的基因,其编码蛋白与hCLP46有相互作用,可能与MDS-AML发病机制相关。

加权基因共表达网络筛选胃癌关键功能模块与预后相关基因

目的运用加权基因共表达网络分析法(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)分析胃癌关键功能模块,研究胃癌基因集与临床特征的相关性,并鉴定候选生物标志物。方法研究时间2023年1月至4月。在基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus,GEO)中筛选出GSE65801的基因表达谱,运用WGCNA构建胃癌的基因共表达网络并识别共表达模块,分别进行功能(GO)、通路(KEGG)富集分析和蛋白质相互作用(PPI)分析,并通过生存分析筛选出预后相关基因。结果通过WGCNA得到12个共表达模块,选取其中差异最显著的模块进行后续研究,这些基因主要富集到糖胺聚糖代谢、血管发育、上皮细胞增殖、调节细胞对生长因子刺激的反应、调节细胞生长、细胞粘附等功能上,以及PI3K-Akt、MAPK、Ras等关键信号通路上,最终通过预后分析筛选出5个预后相关基因:VCAN、SERPINE1、HGF、IGFBP7、FSTL3。结论通过WGCNA识别出一些与胃癌相关的模块和预后相关基因,为进一步研究胃癌的发生发展的分子机制以及靶向治疗提供重要的理论依据。

结直肠侧向发育型肿瘤可能发病机制研究

目的:结直肠侧向发育型肿瘤(LST)检出率逐年升高,但其发病机制尚不明确。本研究将通过生物信息学方法分析该疾病mRNA表达数据集,探讨其发病机制。方法:利用差异基因分析,明确GSE77635中LST与正常对照组差异基因表达的情况,并对差异基因进行GO及KEGG分析。利用差异基因建立蛋白相互作用网络后选取关键基因进行分析。结果:共有1194个差异基因,其中包括469个上调基因及725个下调基因。其中PI3K-Akt信号通路可能参与LST的发生及发展。建立PPI网络后共选取5个关键差异基因(TP53、FN1、MYC、CD44、KRAS)。结论:LST的发生可能与PI3K-Akt通路密切相关。

应用生物信息学分析正常女性不同乳腺密度差异表达基因

目的:应用生物信息学技术筛选高乳腺密度和低乳腺密度的正常女性的差异基因并分析其富集通路,为致密型乳腺女性乳腺癌早期诊断、靶向治疗和预后评估提供理论依据。方法:从GEO数据库获取GSE38506数据集,使用GEO2R筛选差异表达基因。使用DAVID数据库进行GO、KEGG富集分析,并应用STRING及Cytoscape软件的CytoHubba插件进行蛋白相互作用网络分析,筛选出Hub基因。最后使用bc GenExMiner在线工具对这5个Hub基因进行预后分析。结果:从GSE38506基因芯片共筛选出830个显著差异表达基因,其中上调基因442个,下调基因388个。富集分析显示,差异表达基因主要涉及信号转导、GTP酶活性的正调控、固有免疫反应、细胞黏附、细胞质膜、细胞表面、细胞连接、ATP结合、肌动蛋白结合、转录因子结合等。共筛选出2个核心模块和5个Hub基因,包括EGFR、JUN、CDC42、SRC、RAC1,并且它们都与乳腺癌预后相关。结论:通过生物信息学筛选出了正常女性乳腺密度相关的5个核心基因,可能对乳腺癌的发生发展和预后存在一定影响,是潜在的致密型乳腺女性易患乳腺癌的分子学标志物和靶向治疗新位点。

基于加权基因共表达网络分析识别强迫症的基因表达模块和枢纽基因

目的 使用加权基因共表达网络分析(WGCNA)识别强迫症的共表达模块和枢纽基因。方法 从基因表达数据库(GEO)下载GSE60190数据集,对15例强迫症患者和14名健康对照者的尸脑背外侧前额叶皮质(DLPFC)基因表达数据进行分析。通过WGCNA确定与强迫症相关的共表达模块,采用Metascape数据库对与强迫症相关的关键模块进行GO富集分析,采用STRING数据库构建关键模块的蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络,采用Cytoscape软件识别模块内的枢纽基因。结果 共识别9个强迫症基因共表达模块,模块特征基因值为168~2676。绿色模块(MEgreen)与强迫症呈正相关(r=0.52,P校正=0.036)。富集分析结果显示,MEgreen涉及多个生物过程,包括对类固醇激素的反应、对电离辐射的反应、活性氧生物合成过程的调节、横纹肌细胞分化的调节、ATP酶活性的调节、“从头”蛋白质折叠、蛋白质导入和微管细胞骨架组织等。PSMD12、PSMD1、CDKN1B、CDC34,SRSF1和CCT2基因为与强迫症相关的枢纽基因。结论MEgreen和PSMD12、PSMD1、CDKN1B、CDC34、SRSF1及CCT2共6个基因,可能通过泛素系统、细胞周期、应激反应和类固醇激素反应等方面在强迫症发生和发展中发挥一定作用。

基于分子指纹的中药分子作用网络分析系统的研究与实现

近年来,从传统中药中寻找活性成分成为研发新药的有效途径,而对中药分子作用机制的研究将显著提高筛选的准确性。本文在前期的研究基础上实现了中药成分的靶标预测、根据预测靶标构建成分-靶标网络、利用网络特征实现分子网络的筛选和分析等核心分析方法,设计了一种高效、易用的中药分子作用网络自动化分析系统。用户可以通过web的方式方便的获取中药成分数据,并利用本系统对所需的中药数据进行靶标预测和分子网络研究与分析。

基于生物信息学分析筛选骨关节炎差异表达基因

目的基于生物信息学分析筛选骨关节炎相关的差异表达基因(DEGs),并分析其生物学功能。方法从GEO数据库下载微阵列数据集GSE1919,其包括5个骨关节炎样品和5个匹配的对照样品。利用R语言的Limma工具包进行数据分析,筛选DEGs。利用DAVID数据库对DEGs进行基因本体富集分析,利用京都基因与基因组百科全书数据库对上调DEGs进行信号通路分析。基于STRING数据库的信息识别蛋白质-蛋白质互相作用(PPI),使用Cytoscape软件3.4.0进行PPI网络构建。结果共获得1145个DEGs,包括483个上调的DEGs和662个下调的DEGs。上调的DEGs主要涉及受体活性、细胞黏附分子活性,主要集中于细胞外组分、细胞膜、细胞外间隙等,主要与细胞通信、信号转导有关。上调的DEGs显著富集于肿瘤坏死因子、细胞黏附分子、丝裂原活化蛋白激酶、黏着斑、细胞因子受体相互作用以及磷脂酰肌醇-3-羟激酶-蛋白激酶B等信号通路。白细胞介素(IL)-6、IL-8、胰岛素样生长因子(IGF)和血管紧张素原(AGT)等基因为PPI网络的核心基因。结论IL-6、IL-8、IGF和AGT基因可能是参与骨关节炎发展的重要基因。

运动神经元表面蛋白具有“双向通讯”功能

据报道，美国约翰·霍普金斯大学科学家通过研究果蝇的神经系统，揭示了几种蛋白质信号的活动，这些蛋白质信号能让运动神经轴突知道该在何时、何地分支，伸向正确的肌肉目标并与之连接。 除了识别出这一“双向”通讯系统，他们还发现了运动轴突上的其他蛋白，如被称为Pebble、RhoGAPpl90、Rhol的蛋白基因，Sema-la在接受一个P1exA信号之后，还能与这些蛋白互相作用，决定轴突的行为。

通过加权基因共表达网络分析脓毒症相关基因

目的通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)识别脓毒症发生发展过程中的关键基因。方法从基因表达数据库(GEO)中下载基因表达数据集GSE154918,其中包含对照40例、无症状感染12例、脓毒症39例、脓毒症随访14例,共105例芯片数据。采用R软件筛选出脓毒症差异表达基因(DEG),用分布式访问视图集成数据库(DAVID)、检索交互基因的搜索工具(STRING)和可视化软件Cytoscape进行基因功能和通路富集分析、蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络分析及关键基因分析,筛选出脓毒症发生发展过程中的关键基因。结果通过WGCNA并结合DEG表达分析得到46个候选基因,对这46个基因进行基因本体(GO)、京都市基因与基因组百科全书(KEGG)途径富集分析得到基因功能和参与的信号通路。进一步使用STRING数据库构建PPI网络,通过PPI网络可视化软件Cytoscape选出5个关键基因,包括肥大细胞表达膜蛋白1基因(MCEMP1)、S100钙结合蛋白A12基因(S100A12)、脂肪因子抵抗素基因(RETN)、c型凝集素结构域家族4成员基因(CLEC4D)、过氧化酶增殖因子活化受体基因(PPARG),对这5个基因分别进行表达差异分析,结果显示,在脓毒症患者中上述5个基因的表达水平较健康对照者显著性上调。结论本研究通过构建WGCNA方法筛选出有关脓毒症的5个关键基因,可能成为潜在的脓毒症诊疗相关候选靶点。

酵母蛋白质相互作用网络的模块进化

正如生物大分子的序列分析是基因组和生物信息学中的基本分析工具一样,生物大分子功能相关的网络分析正成为系统生物学研究的重要工具和手段。

硫氧还蛋白互相作用蛋白在生殖系统的研究进展

辅助生殖技术(assisted reproductive technology,ART)已普遍用于治疗人类不孕症,目前全球范围内已诞生500多万试管婴儿,ART的成功率倍受临床医生关注。肥胖、多囊卵巢综合征(polycystic ovarian syndrome,PCOS)、男性睾丸因素、体外受精-胚胎移植技术(in vitro fertilization,IVF)手术后体内的代谢变化、早孕期间胎盘是否缺氧等因素对ART成功率影响较大,相关的实验研究越来越多。研究发现,在对比肥胖或者超重不孕患者与正常体重不孕患者的卵母细胞基因表达中存在差异,其中硫氧还蛋白互相作用蛋白(thioredoxin-interacting-protein,TXNIP)基因属于下调基因;PCOS不孕患者与非PCOS患者比较发现前者血清TXNIP升高;在动物实验中也发现TXNIP与睾丸的生殖细胞关系密切。研究还表明IVF可能通过TXNIP基因表达失调导致代谢疾病,在早期胚胎发育中,TXNIP可能参与早期胎儿缺氧机制的调节。由此推测,TXNIP与生殖系统关系密切。TXNIP在人体内具有多种生物学功能,包括对细胞增殖凋亡过程的诱导、转录过程的调节、影响机体应激反应、参与机体缺氧机制的调节等;TXNIP在卵巢中表达及其在卵泡发育中的调节作用,目前尚无明确报道,有待进一步研究。本文将结合国内外文献,综述TXNIP在生殖系统中的研究进展。