谷氨酸棒状杆菌集成细胞网络的构建与结构分析

谷氨酸棒状杆菌是一种重要的传统工业微生物,其基因组学和分子遗传操作工具的快速发展使得谷氨酸棒状杆菌具备了作为新型细胞工厂的潜力。但是,相对于大肠杆菌等模式生物,对于棒杆菌的代谢调控研究较少,特别是目前还缺乏谷氨酸棒状杆菌集成细胞网络的研究,这一现状阻碍了谷氨酸棒状杆菌的系统生物学研究和大规模菌种理性设计优化。文中综合应用公共数据库、文献数据库资源,首次构建了谷氨酸棒状杆菌的集成细胞网络,包含1 384个反应,1 276个代谢物,88个调节子,999对转录调控关系。其转录调控可分为5层,代谢网络呈现出清晰的bow-tie结构。文中还以赖氨酸的生物合成为例,提出了一种提取代谢调控子网络的新方法,这对氨基酸等产品高产生物机制的研究和工程菌株的重新设计具有指导意义。

快速老化痴呆小鼠海马组织差异表达基因模式分析及治疗药物预测

目的采用网络集成式细胞内特征的公共数据库(LINCS)分析快速老化痴呆小鼠海马组织差异表达基因的表达模式,并预测其潜在的治疗药物。方法选择2月龄、8月龄SAMP8小鼠各20只,2月龄、8月龄SAMR1小鼠各20只,处死后取海马组织,制作基因芯片。采用LINCS数据库GEO2Enrichr分析SAMP8、SAMR1小鼠海马组织快速老化基因表达模式,进行差异表达快速老化基因的GO富集分析,分析其KEGG代谢途径。采用CREEDS网络在线分析工具定性分析快速老化基因的转录模式,采用小分子药物模块定性分析预测老年性痴呆的治疗药物。结果快速老化SAMP8小鼠海马组织基因表达以上调为主,正常老化SAMR1小鼠海马组织基因表达以下调为主。GO富集分析结果显示,SAMP8小鼠海马组织表达上调基因主要定位于细胞核糖体、线粒体,主要生物学过程是细胞中蛋白质合成分选、定位以及病毒核酸合成,主要分子功能是NADH还原酶活性; KEGG代谢途径分析结果显示,SAMP8小鼠海马组织表达上调基因参与的代谢网络途径主要是线粒体氧化磷酸化途径、3种神经退行性疾病代谢途径(阿尔茨海默病、帕金森病和亨廷顿病)、核糖体蛋白质合成途径及非酒精性脂肪肝、大肠杆菌感染代谢网络途径;基因转录模式定性分析结果显示,SAMP8小鼠海马组织快速老化基因表达模式与单基因模块Psap(典型的神经元保护模式)匹配度最高,SAMR1小鼠基因表达模式与单基因模块Pink1匹配度最高。小分子药物模块定性分析结果显示,匹配度最高的小分子药物是维生素PP。结论 SAMP8小鼠海马组织基因表达以神经元保护为主要特征,是一种特殊的细胞线粒体修复模式,其线粒体相关基因表达显著上调。维生素PP可能是老年性痴呆的有效治疗药物。