系统性硬化症合并肺间质病变患者外周血单个核细胞全基因组DNA甲基化和转录组表达谱

目的:分析系统性硬化症(systemic sclerosis,SSc)合并肺间质病变(interstitial lung disease,ILD)患者外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cells,PBMCs)全基因组DNA甲基化和转录组表达谱,并进一步探讨DNA甲基化对Wnt/β-catenin信号通路和趋化因子信号通路的影响。方法:收集19例SSc患者(SSc组)及18例健康人(对照组)外周血PBMCs。SSc患者中有10例合并ILD(SSc合并ILD亚组)、9例未合并ILD(SSc未合并ILD亚组)。采用Illumina 450K甲基化芯片和Illumina HT-12 v4.0基因表达谱芯片分析全基因组DNA甲基化和基因表达水平,研究DNA甲基化对Wnt/β-catenin和趋化因子信号通路的影响。结果:全基因组DNA甲基化分析发现:与SSc未合并ILD亚组比较,SSc合并ILD亚组存在71个高甲基化位点,98个低甲基化位点。转录组分析发现:与SSc未合并ILD亚组相比,SSc合并ILD亚组有164个基因表达上调,191个基因表达下调。SSc组患者PBMCs中Wnt/β-catenin信号通路中有35个低甲基化基因,其中卷曲同源物1(frizzled-1,FZD1)、丝裂原活化蛋白激酶9(mitogen-activated protein kinase 9,MAPK9)、母亲DPP同源物2(mothers against DPP homolog 2,SMAD2)、转录因子7类似物2(transcription factor 7-like 2,TCF7L2)和无翅型MMTV整合位点家族成员5B(wingless-type MMTV integration site family,member 5B,WNT5B)mRNA在SSc组中的表达显著高于对照组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。与SSc未合并ILD亚组比较,SSc合并ILD亚组中Dickkopf相关蛋白2(dickkopf homolog 2,DKK2)、FZD1、MAPK9等多个基因的mRNA表达虽上调,但差异均无统计学意义(均P>0.05)。趋化因子信号通路中有38个低甲基化基因,其中β-抑制蛋白1(β-arrestin 1,ARRB1)、C-X-C基序趋化因子配体10(C-X-C motif chemokine ligand 10,CXCL10)、C-X-C基序趋化因子配体16(C-XC motif chemokine ligand 16,CXCL16)、FGR、中性粒细胞胞浆因子1C(neutrophil cytosolic factor 1C,NCF1C)mRNA在SSc组中的表达显著高于对照组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。与SSc未合并ILD亚组比较,SSc合并ILD亚组中ARRB1、CXCL10、CXCL16等多个基因的mRNA表达上调,但差异均无统计学意义(均P>0.05)。结论:SSc合并ILD与SSc无ILD患者存在DNA甲基化和转录组表达谱的差异,且SSc患者PBMCs中存在Wnt/β-catenin和趋化因子信号通路多个基因表达上调,这可能与SSc的发病机制有关。

淅川乌骨鸡出壳前后胸肌的全转录组表达谱分析

[目的]分析淅川乌骨鸡出壳前后胸肌生长过程中全转录组表达谱的变化。[方法]采集入孵14 d的淅川乌骨鸡鸡胚胸肌样本(记为X-14 d)和刚出壳1 d的雏鸡胸肌样本(记为X-1 d),围绕编码RNA(messenger RNA,mRNA)、非编码RNA(lncRNA、circRNA和miRNA)进行真核生物全转录组测序分析。[结果]淅川乌骨鸡胸肌生长过程中大量基因转录组水平发生显著变化,出孵1 d的雏鸡与入孵14 d的鸡胚相比(X-14 d vs X-1 d),共发现3858个差异表达mRNA,包括1054个上调基因和2804个下调基因;371个差异表达lncRNA,包括222个上调基因和149个下调基因;316个差异表达circRNA,包括148个上调基因和168个下调基因;377个差异表达miRNA,包括159个上调基因和218个下调基因;GO富集分析表明,差异表达mRNA参与多个生物学过程,如生物过程调控、刺激反应、定位、正负调节生物过程、生长过程、免疫系统过程等。对差异表达mRNA进行的KEGG通路富集分析表明,黏附连接、肌动蛋白细胞骨架的调节、氨基酸的生物合成、氧化磷酸化、碳代谢、柠檬酸循环(TCA循环)、紧密连接、间隙连接、代谢途径、焦点黏附、糖酵解/糖异生、丙酮酸代谢、黑素原生成、Notch信号通路等多个信号通路被富集。显著差异表达基因主要与淅川乌骨鸡的生长性状、肉质性状、脂质性状、黑色素生成性状、免疫系统等多个生物性状相关。[结论]mRNA、lncRNA、circRNA、miRNA作为淅川乌骨鸡基因转录组的重要组成部分,在淅川乌骨鸡的生长发育中发挥着重要作用。研究结果为解析淅川乌骨鸡胸肌生长发育过程的基因调控机制提供了参考。

肝细胞新生脂肪生成过程的全转录组表达谱分析

目的探讨体外非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)模型脂肪变性过程全转录组基因表达谱的变化。方法以人肝细胞株LO2(HL-7702)为实验材料,油酸(50μg/mL)作用48 h诱导建立肝细胞脂肪变性模型。围绕lncRNA、circRNA、mRNA进行真核生物全转录组测序分析。结果测序结果显示,脂肪变过程中大量的基因转录组水平发生显著变化,上调的基因包括1884个mRNA、351个lncRNA、564个circRNA;下调的基因包括1975个mRNA、297个lncRNA、540个circRNA。针对具有表达差异的mRNA进行GO及Pathway富集分析,发现脂肪酸代谢、脂肪酸降解及炎症等多个信号通路被富集。结论lncRNA、circRNA、mRNA作为人类基因转录组的重要组成部分在NAFLD的发生与发展中发挥重要作用,该研究为肝脏新生脂肪生成过程的基因调控机制提供理论指导。

水稻白叶枯病成株抗性相关基因的表达谱

采用cDNA-AFLP(amplifiedfragmentlengthpolymorphism)分析了水稻白叶枯病成株抗性相关基因的表达。在检测的16000个基因片段中,122个表现为差异表达。对其中的70个片段进行了克隆和测序,有41个片段编码的氨基酸序列与已知基因同源。通过Northern杂交和RT-PCR分析了29个功能已知基因的表达,检测到10个基因表现出表达差异。这些基因编码蛋白参与电子和质子转运、泛素—蛋白体途径以及表观遗传调控(epigeneticregulation)等。这些基因在不同处理的水稻苗期和成株期叶片中存在表达差异,表明它们可能在成株抗性中发挥重要作用。

沉默APE-1对肝癌细胞Hep 3B转录组表达谱及TNF信号通路的影响

目的探索沉默APE-1对肝癌细胞Hep 3B转录组表达谱及TNF信号通路的影响。方法基于沉默APE-1表达的肝癌Hep 3B稳定细胞株,进行转录组测序。实验组为APE-1沉默表达的细胞,对照组为转染空白质粒的细胞(n=3)。生物信息学分析肝癌细胞差异表达基因变化及差异基因的GO、KEGG、DO功能富集,蛋白互作网络。针对TNF信号通路关键基因TNFAIP3、MAP2K6,RT-PCR检测其在实验/对照组细胞中表达,收集10对肝癌/癌旁临床样本,免疫组化检测其蛋白表达。基于TCGA数据库中374例肝癌患者数据,分析APE-1和TNFAIP3,APE-1和MAP2K6表达相关性。结果沉默APE-1导致肝癌细胞Hep 3B中84个基因上调,39个基因下调。差异变化前10位的基因为APE-1、CEMIP、MAP2K6、TAF11L11、CNGB1、COL5A3、OTULINL、DNAJC12、FOLR1、ACKR3。RT-PCR验证TNFAIP3、MAP2K6在沉默APE-1的肝癌细胞Hep 3B中低表达。TNFAIP3、MAP2K6在临床肝癌组织样本中高表达,且APE-1和TNFAIP3,APE-1和MAP2K6表达均呈正相关(P<0.001)。结论APE-1是肝癌发生发展中关键的抗肿瘤基因,其可能通过影响TNF信号通路发挥作用。

全长转录组测序技术解析不同转移性能肝癌细胞系的转录本表达谱与结构变异

为了更好地研究肝细胞癌的转移机制,并筛选出与肝癌预后密切相关的潜在靶点,本研究利用纳米孔长读长测序技术对两株不同转移潜能的肝癌细胞(MHCC97H与MHCC97L)进行全长转录组比较分析。通过生物信息学分析发现643个新基因(Novel gene)和2471个新转录本(New transcripts)。在这两株细胞中有293个差异表达基因及74个差异表达转录本。在结构变异分析中鉴定出1008个可变剪切事件,其中外显子跳跃占比最多。本研究通过全长转录组测序进一步完善了肝癌细胞的基因注释及基因表达分析,为揭示肝细胞癌的转移分子机制提供了新的研究思路与线索。

玉米DUF581基因家族的分子进化及干旱胁迫下表达模式

利用生物信息学方法,从玉米中鉴定到45个DUF 581基因家族成员,与其他物种该家族基因的比较和系统发育分析表明,DUF 581基因在物种间理化性质较保守;基于系统发育树,该家族基因可分为Ⅰ~Ⅵ6个进化枝,进化枝Ⅱ~Ⅵ内的玉米DUF 581基因结构保守,含有1~2个外显子,而进化枝Ⅰ内的家族成员平均含有5个外显子;玉米DUF 581基因散布于10条染色体上;基因复制分析表明玉米的14个串联复制基因位于4个串联复制基因簇中,两对片段复制基因Zm00001d002530/Zm00001d017646和Zm00001d017646/Zm00001d051496同时又属于串联复制基因;在正常生长条件下,接近半数(22/45)的玉米DUF 581基因在玉米的3种组织(叶、雌穗和雄穗)、4个生长发育时期(V12、V14、V18和R1期)内呈现组成型表达,并且在雌穗和雄穗两个生殖组织内有较高的表达水平;干旱胁迫下,26个DUF 581呈现差异表达,V14和V18期的雌穗以及V12和V14期的雄穗中差异表达基因都被下调,而雌穗V12和R1期的大部分差异表达基因都被上调;此外,大部分复制基因对表现出差异的表达模式。

肿瘤坏死因子α预处理人脐带间充质干细胞的生物学特征分析

背景:在部分临床前及临床研究中,人脐带间充质干细胞表现出有希望的治疗结果但仍然存在效果有限的问题。因此,通过预处理的方式增强人脐带间充质干细胞的功能为干细胞培养工艺的开发提供新思路。目的:探索炎性因子肿瘤坏死因子α预处理人脐带间充质干细胞的生物学特性变化及作用机制。方法:分离获得的人脐带间充质干细胞培养至第6代,进行炎性因子肿瘤坏死因子α预处理,对比未预处理人脐带间充质干细胞和炎性因子预处理后人脐带间充质干细胞的免疫调节能力、抗炎功能、表面标志物、倍增时间、成脂成骨分化能力的变化,此外对比两组的转录组数据,分析具体机制。结果与结论:(1)与未预处理对照组相比,不同质量浓度肿瘤坏死因子α预处理的人脐带间充质干细胞均显著抑制T细胞增殖,促进Treg细胞增殖,其中1 ng/mL肿瘤坏死因子α作用效果最显著;(2)与未预处理对照组相比,不同质量浓度肿瘤坏死因子α预处理的人脐带间充质干细胞在体外炎症模型中释放更低水平的肿瘤坏死因子α和更高水平的白细胞介素10,其抗炎能力显著增强;(3)两组人脐带间充质干细胞的倍增时间、表面标志物表达无显著差异,均具有成骨成脂分化能力;(4)两组人脐带间充质干细胞的转录组变化主要体现在核因子κB信号通路和肿瘤坏死因子α信号通路的活化;(5)上述实验结果表明,肿瘤坏死因子α预处理后人脐带间充质干细胞的免疫调节及抗炎功能显著增强。

ERH基因对人膀胱癌细胞周期的影响

目的探讨未成熟同源蛋白增强子(ERH)基因影响人膀胱尿路上皮癌(BUC)细胞株T24增殖及凋亡的分子生物学机制。方法将BUC T24细胞分为ERH敲除组和ERH正常组,通过人转录组表达谱芯片技术检测全基因谱中受ERH敲除影响的基因表达情况。通过生物信息分析技术、生物功能富集和蛋白互作分析技术确定ERH基因影响人BUC T24细胞增殖及凋亡的可能分子生物学机制,并通过功能实验加以验证。结果人转录组表达谱芯片结果显示,ERH基因在ERH敲除组表达明显降低,FC值为-4.50,P<0.0001。ERH敲除组比ERH正常组有344个基因表达上调,254个基因表达下调(截断值|FC|>2)。生物功能富集分析结果提示,ERH基因与细胞因子、肿瘤坏死因子、P53下调、细胞凋亡等密切有关;蛋白互作分析技术结果发现ERH基因可能通过细胞周期蛋白影响BUC T24细胞的增殖与凋亡。功能实验提示ERH基因通过细胞周期(主要影响细胞周期的S期)产生上述作用。结论ERH基因通过调控细胞周期影响人膀胱癌T24细胞增殖和凋亡。

粗糙脉孢菌无性产孢过程中增量表达基因的功能分析

无性产孢是丝状真菌主要的繁殖方式,也是病原真菌传播的基础。为了全面分析丝状真菌无性产孢的调控机制,我们以粗糙脉孢菌为模式菌株,利用RNA‐seq比较了诱导无性产孢前后的转录组变化。对诱导前后差异表达基因的聚类分析发现,无性产孢诱导主要影响氧化还原过程与代谢过程,与ROS(reactive oxygen species)相关的基因差异表达明显,无性产孢诱导阶段伴随ROS的升高。同时,与产孢相关的基因(包括调控基因和结构基因)出现特异性表达。为揭示其他诱导表达基因在无性产孢中的功能,我们对这些基因缺失突变体的无性产孢表型进行了分析,新发现6个正向影响无性产孢的基因[NCU09792、NCU05159、NCU06112、NCU05079、NCU00461、NCU07521(fwd‐2)]。这6个基因在无性产孢过程中增量表达,相应的基因突变体无性产孢量与野生菌株相比有明显降低,说明它们对无性产孢具有正调控作用。以上结果进一步加深了我们对粗糙脉孢菌无性产孢发育及其调控网络的认识。

茄青枯拉尔氏菌Rs-T02在3,4,5-三羟基苯甲酸甲酯作用下的转录组分析

本文利用Illumina Hi Seq测序技术,对在3,4,5-三羟基苯甲酸甲酯(methyl gallate,MG)作用下和对照条件下的茄青枯拉尔氏菌(Ralstonia solanacearum) Rs-T02菌株的转录组进行测序分析,并用GO和KEGG Pathway富集化分析的方法分析差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)的功能和代谢通路,以初步了解MG对R. solanacearum作用的分子机制。结果表明,MG处理组和对照组的差异表达的基因有2 172个,其中1 037个基因上调,1 135个基因下调。随意挑选10个DEGs进行qRT-PCR验证,其基因表达趋势与转录组测序结果一致。通过对差异表达基因的功能和代谢通路分析发现,与细胞结构相关的肽聚糖水解酶、3-磷酸甘油酰基转移酶和UDP-N-乙酰胞壁酰丙氨酸-D-谷氨酸连接酶等蛋白的编码基因上调表达,蛋白YeaQ、外膜蛋白W和外膜蛋白Bam E等蛋白的编码基因下调表达;与能量代谢相关的ATP合成酶结构蛋白、辅酶Q亚基和细胞色素等蛋白的编码基因上调表达,甘油醛-3-磷酸脱氢酶、甘油醛脱氢酶和异柠檬酸裂解酶等蛋白的编码基因下调表达;与致病性相关的gspD、gspE和gspF等基因上调表达,hrpY、hrpB和gspG等基因下调表达;与细菌抗药性相关的氨基酸的氨酰-tRNA连接酶、核糖体RNA小亚单位甲基转移酶G基因和多重药物外排泵亚基AcrA等蛋白的编码基因上调表达;与细菌运动性相关的flg B、flg C和flg D等基因上调表达。推测MG对Rs-T02菌株的抑菌机制可能与MG影响病菌的细胞结构和能量代谢相关基因的差异表达有关;同时,MG影响病菌T3SS和T2SS相关基因的差异表达,从而影响细菌的致病力。此外,3-磷酸甘油酰基转移酶基因、核糖体RNA小亚单位甲基转移酶G和多重药物外排泵亚基AcrA基因等上调表达,可能与病菌抵抗MG的机制有关。

小鼠前额叶皮层出生后发育过程中篮状细胞的电生理特性和基因表达变化

篮状细胞是一类表达小清蛋白(parvalbumin,PV)的抑制性中间神经元。本文利用增强绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein,EGFP)标记篮状细胞的G42转基因小鼠,研究小鼠前额叶皮层出生后发育过程中篮状细胞的电生理特性和基因表达变化。麻醉下取出生后第7天(postnatal day 7,P7)、14天(P14)和21天(P21)G42小鼠的前额叶皮层脑组织,制作脑片,人工脑脊液中孵育1 h后利用全细胞膜片钳技术记录篮状细胞的电生理特性;另外,消化上述时间点的脑组织,用流式细胞术分选EGFP标记的篮状细胞,建库后进行转录组测序。从P7到P21,篮状细胞的静息膜电位(resting membrane potential,RMP)超极化程度越来越大,膜输入阻抗(membrane input resistance,Rm)逐渐降低;动作电位(action potential,AP)幅度逐步增大,AP持续时间逐渐缩短,而AP阈电位无显著变化;自发兴奋性突触后电流(spontaneous excitatory postsynaptic currents,sEPSCs)的频率逐渐变大,但幅度无显著变化。转录组测序发现,P14相对于P7的篮状细胞有682个基因的表达水平发生显著改变(22个基因上调,660个基因下调),而P21相对于P14的篮状细胞仅有176个基因的表达水平发生显著改变(107个基因上调,69个基因下调)。这些发育过程中的差异表达基因主要富集在神经凋亡、RNA剪接、高尔基体囊泡转运和轴突导向生长等生物学通路。以上结果揭示了篮状细胞成熟过程中的电生理特性和基因表达变化规律,为进一步研究调控篮状细胞发育的分子机制提供了新的线索。