应用BXD小鼠鉴定肾脏发育相关QTLs

[目的]利用BXD小鼠群体定位肾脏发育相关QTLs及筛选QTLs区段内的候选功能基因。[方法]高脂饲喂BXD小鼠29w龄后,获取各品系小鼠肾脏重量和体重,结合该小鼠群体基因型信息,利用webQTL定位肾重比相关QTLs。为进一步筛选QTLs区段内的功能基因,首先,通过皮尔逊相关性分析,鉴定肾脏mRNA表达水平与肾重比显著相关(P<0.05)的基因;其次,通过比较C57BL/6J和DBA/2J亲本品系的DNA序列信息,鉴定含有非同义突变的蛋白编码基因;最后,将上述基因导入到Phenolyzer在线分析数据库,并以“kidney”为表型关键词进行检索,优选QTLs区段内的候选功能基因。[结果]BXD小鼠肾重比存在显著差异。经QTL作图,在基因组上共鉴定3个与肾重比相关的QTLs,分别位于四号和X染色体上。在QTLs区段内,共发现45个基因的肾脏mRNA表达水平与肾重比显著相关(P<0.05),65个基因含有非同义突变,经Phenolyzer在线数据库分析,发现51个基因可能与肾脏发育或肾脏疾病相关。[结论]通过QTL作图,在小鼠基因组上鉴定了3个影响肾脏发育的QTLs,筛选了部分候选基因,后续可做进一步的功能验证来阐明其参与肾脏发育的调控机制。

Ptgs2基因在BXD重组近交系小鼠海马组织中的遗传基因组学分析

目的研究前列腺素内过氧化物合酶(Ptgs)2基因在BXD重组近交系(RI)小鼠海马组织中的基因表达变化及表达调控。方法使用基因芯片检测BXD RI小鼠海马组织的基因表达。应用遗传基因组学研究方法进行基因表达数量性状基因座(eQTL)定位分析,寻找Ptgs2基因的上游调控位点、下游调控基因以及协同作用的基因。结果 Ptgs2基因在BXD RI小鼠海马组织中特异性高表达,且控制该基因的eQTL为顺式eQTL,该区域同时还是反式eQTL的富集区,偏相关系数分析发现其中有8个基因为Ptgs2基因的下游调控候选基因。皮尔森相关系数分析显示,BXD RI小鼠基因组中有151个基因与Ptgs2密切相关,其中前20个基因与Ptgs2的遗传相关度到达0.59以上。结论遗传基因组学研究能够有效筛选出Ptgs2基因的上游调控位点、下游调节基因及与之高度协同作用的基因,这部分基因是深入研究Ptgs2基因在多种精神类疾病中分子机制的重要靶点。

Gpnmb基因在BXD重组近交系小鼠眼组织的表达差异和基因调控网络分析

目的研究色素播散综合征(PDS)和色素性青光眼(PG)致病基因糖蛋白神经调节肽B相关基因(Gpnmb)在BXD重组近交系(BXD RI)小鼠眼组织的表达差异及其基因调控网络。方法采用Affymetrix基因芯片检测确定68个品系的BXD RI小鼠眼组织中Gpnmb基因的表达差异。采用基因表达数量性状基因座(eQTL)分析方法,结合GeneNetwork网站上的在线分析工具,研究差异表达的特征,进而构建Gpnmb基因调控网络。结果 Gpnmb在BXD RI眼组织中平均表达水平为10.92,不同品系小鼠表达量存在差异。Gpnmb基因为顺式作用的eQTL,End3基因是其下游候选基因。基于和Gpnmb高度相关基因的基因网络得以构建。结论构建Gpnmb基因调控网络,为PDS和PG发病机制的深入研究提供线索。

Pax6基因在BXD重组近交系小鼠眼组织的差异表达及基因调控网络的构建

目的探讨Pax6基因突变在某些先天性眼部疾病中可能的作用机制。方法采用Affymetrix基因芯片检测确定68个品系的BXD重组近交系(BXD RI)小鼠及其亲本C57BL/6J(B6)和DBA/2J(D2)小鼠、F1代眼组织中Pax6基因的差异表达。借助基因表达数量性状基因座(eQTL)分析方法,结合Gene Network网站的在线分析工具,研究Pax6基因表达上游调控基因,并进一步构建Pax6基因调控网络。结果 Pax6基因(1452526_a_at)在BXD RI小鼠的眼组织中呈高表达,不同品系小鼠表达量存在差异。Pax6基因具有1个显著性eQTL,位于19号染色体近测端,其似然比统计值达到15.80。磷酸肌醇4磷酸盐5激酶1α(Pip5k1a)是Pax6的上游调控候选基因。827个基因与Pax6基因具有高度遗传相关性(P<0.05)。结论 Pax6是一个反式调节基因;其表达量受上游调控候选基因Pip5k1a的调控。在Pax6基因突变导致先天性眼部疾病过程中涉及到细胞凋亡、脂质代谢、血管分化、细胞增殖和迁移等多种机制。

甲型H1N1流感病毒感染致病候选基因的鉴定

目的通过C57BL/6J(B6)和DBA/2J(D2)亲本品系小鼠流感感染后相关表型及杂交子代BXD小鼠肺脏转录本数据的系统性分析进行基因筛选,以找到在流感病毒感染中发挥作用的候选基因.方法共选取41个BXD小鼠及亲本品系B6和D2的雌性小鼠,在8~12周龄之间给予流感病毒甲型鼠肺适应株(H1N1,PR8M)得到相关表型及基因表达量数据,对基因表达量进行聚类分析及加权基因共表达网络分析,构建模块特征值与小鼠病毒载量的相关性,经表达数量性状座位分析,皮尔逊相关性分析,结合全基因组关联研究(GWAS)、小鼠基因组信息学(MGI)、国际小鼠表型联合会(IMPC)三个基因数据库中的信息分析筛选流感病毒感染相关的候选功能基因及确定该基因的遗传调控方式;最后将挑选出的基因进行通路富集分析.结果通过聚类分析和加权基因共表达网络分析,将24219个基因分为23个模块;通过模块与表型的相关性分析,发现MEred、MEgreen、MEma-genta模块与感染密切相关,将其作为核心模块;对核心模块基因通过KEGG和MPO富集分析,结果显示流感病毒相关基因显著参与MAPK信号通路、TNF信号通路等多个细胞免疫相关通路;对核心模块内基因与BXD小鼠流感病毒感染的3种表型(体质量减轻,平均死亡时间和感染后体质量减轻中位数)进行相关性分析,共发现21个基因的肺mRNA表达水平与3种表型均相关(P<0.05);进一步通过GeneNetwork中GEMMA算法对这21个基因行表达数量性状座位分析,结果表明Acpl2受顺式遗传调控,Dusp12、Ovol2、Catsper4、Tmc5、Acsm 1、Fam81a、Rtn4、Rhpn1受反式遗传调控;通过结合MGI,IMPC,GWAS三个基因数据库中的信息分析发现部分基因在免疫通路方面发挥作用.结论通过系统遗传学分析,在小鼠基因组上鉴定了影响流感病毒感染相关的21个候选基因,后续可做进一步的功能验证来阐明其参与流感病毒感染的遗传调控机制.