通过KEGG生物通路富集分析探析人参皂苷Rh1对乳腺癌SKBR3细胞基因表达的影响

目的:基于前期筛查人参皂苷Rh1干预下乳腺癌SKBR3细胞中差异表达的基因,对差异表达基因的功能及相关信号通路进行分析。方法:应用生物信息学对差异表达基因的功能及相关信号通路进行分析。结果:KEGG生物通路富集分析发现差异表达基因在人类乳头瘤病毒感染、剪接体、基底黏附、细胞凋亡、mTOR信号通路、MAPK信号通路、TNF信号通路、泛素-蛋白酶体通路等信号通路中富集显著。结论:人参皂苷Rh1可能通过调控核糖核蛋白复合物的生物合成、基底黏附、泛素-蛋白酶体等通路抑制SKBR3细胞的活性。

基于蛋白质芯片技术筛选与甲型流感病毒NS1蛋白互作的宿主因子及通路分析

目的筛选出与流感病毒Non-structural protein 1(NS1)蛋白结合的人类宿主蛋白并加以分析,确定这些结合蛋白富集的方向及关键蛋白,为抗流感病毒的新药研发提供思路。方法将NS1样本、Biotin样本分别与HuProt^(TM)人类蛋白质组芯片进行杂交孵育,以两重复均满足Z-Score≥3为筛选条件对与NS1蛋白有结合的宿主蛋白进行筛选得到特异性检出蛋白,实验组(NS1蛋白)与对照组(Biotin)比值I Mean_Ratio≥1.4为条件筛选出显著特异性检出蛋白。用检出的195个蛋白进行GO(Biological Process,Molecular Function,Cellular Component)和KEGG_PATHWAY分析,通过蛋白-蛋白相互作用(PPI)及MCODE分析得到关键蛋白。结果获得显著特异性检出蛋白195个,GO分析结果显示这些蛋白主要参与了mRNA加工、RNA结合、蛋白结合,KEGG分析主要富集到RNA降解、氨基酸的生物合成等通路。得到的4个关键蛋白DDX6、HSPD1、PKLR、MTHFD1中DDX6与RNA的合成、翻译等过程相关,而NS1蛋白可以通过调控流感病毒RNA和宿主RNA促进病毒的感染,推测DDX6可能在该过程发挥作用;其他3个蛋白目前虽然没有明确的研究指明其与流感病毒有关系,但是能在其他RNA病毒的感染过程中发挥作用。结论与NS1结合的人类蛋白主要富集到RNA合成、加工、转录等过程中,MCODE分析得到的关键蛋白有潜力成为抗流感病毒新的靶点,但作用机制需要后续实验进行进一步验证。

基于生物信息学分析的阿尔茨海默病核心基因挖掘及相关通路分析

目的基于生物信息学分析筛选阿尔茨海默病(AD)的核心基因,并对可能的致病信号通路进行分析。方法从基因表达综合(GEO)数据库中下载AD相关基因芯片数据,筛选出GSE227221和GSE162873数据集。应用GEO2R在线分析软件筛选AD组织样本和正常脑组织样本间的差异表达基因(DEGs)。应用R软件DOSE包对DEGs进行疾病本体论(DO)基因富集分析,使用在线数据分析工具DAVID对DEGs进行基因本体论(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析。通过STRING数据库分析基因的蛋白质交互作用,应用Cytoscape软件构建蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络,并通过MCODE插件对PPI网络进行枢纽基因的分析与筛选。根据MCODE评分,对枢纽基因进一步分析并筛选出核心基因。结果对2个数据集进行比对后,共筛选出参与AD发生和进展的1373个相同变化趋势的DEGs,并筛选验证出核心基因为GIMAP基因(包括GIMAP1、GIMAP4、GIMAP5、GIMAP6、GIMAP7及GIMAP1-GIMAP5)。DO基因富集分析结果显示,DEGs与系统性红斑狼疮、红斑狼疮和动脉硬化这3种疾病最为相关;GO功能富集分析结果显示,DEGs主要富集于3条信号通路,即经典Wnt信号通路、磷脂酶C-活化G蛋白质-耦合受体通路和等离子体外侧膜通路;KEGG信号通路富集分析结果显示,DEGs主要富集于细胞因子-细胞因子受体相互作用、神经元活性配体-受体相互作用、癌症相关的转录失调等通路。结论AD的核心致病基因可能为GIMAP基因,与AD发生相关的通路复杂,可能与免疫功能紊乱有关。

偏头痛相关酶和KEGG通路分析

搜集与偏头痛相关的编码酶的基因,利用KEGG通路分析目标基因的分布和功能,促进偏头痛遗传学研究和新药靶点研究。以"gene name"AND migraine检索PUBMED数据库,从原始文献中搜集并整理偏头痛相关酶基因数据,用DAVID在线分析工具对数据进行处理。搜索得到31个偏头痛酶基因,对7条KEGG代谢通路进行了分析:色氨酸代谢通路、酪氨酸代谢通路、精氨酸和脯氨酸代谢通路、叶酸一碳单位循环代谢通路、药物代谢通路、外源物质细胞色素P450代谢通路、肾素血管紧张素代谢通路。其中药物代谢通路包括9个药物,又以高选择性5-羟色胺重摄取抑制剂西酞普兰的应用前景最大。DDC、DBH、MTHFD1等6个偏头痛相关基因需要完善多态性研究。CYP450和单胺氧化酶在偏头痛的病理和治疗中都占有重要的地位。通过分析疾病相关酶基因的代谢通路,有助于了解疾病的分子病理基础,并为新药设计提供可靠靶点。

miR-223-3p在高糖诱导的H9c2细胞损伤中的靶基因预测及相关通路分析

[目的]通过生物信息学途径探究miR-223-3p在高糖环境下对H9c2细胞的影响,并结合转录组测序结果,分析其在糖尿病心肌病发病机制中的作用,旨在分子层面上发掘新的治疗靶点,探究miR-223-3p的具体作用机制。[方法]在高糖培养的H9c2细胞中分别转染miR-223-3p的抑制物及对照物,RT-qPCR检测两组细胞中miR-223-3p的表达差异;通过高通量测序对差异mRNA进行检测;用TopGO软件进行GO功能富集分析;DESeq2软件(v1.16.1)筛选差异表达基因,对检测结果的差异基因与miR-223-3p靶基因数据库共分析,预测miR-223-3p靶基因,并用RT-qPCR检测验证其表达变化。[结果]高糖处理的H9c2细胞活性明显降低,转录组测序结果提示对照组和miR-223-3p抑制剂组间的基因表达存在较为明显的差异。GO功能富集分析显示,预测靶基因集显著富集于G蛋白偶联受体活性、甘油基乙醚单加氧酶活性、细胞阴离子稳态和氯离子稳态等方面。KEGG通路富集分析显示,这些基因主要涉及TNF信号通路和IL-17信号通路。此外,它们还与1型糖尿病、细胞色素P450对外源性药物的代谢作用等相关疾病和生理过程有关。靶基因预测提示miR-223-3p可能与Cxcl10、Creb3l3、Mmp3和Bcl3等的表达变化有关。[结论]在高糖诱导的H9c2细胞损伤中miR-223-3p及其下游靶基因的预测可能为糖尿病心肌病的治疗提供新的靶点,对于揭示糖尿病心肌病的发病机制以及开发新的治疗策略具有重要意义。

制草乌肝毒性效应的代谢通路分析

目的基于代谢组学技术检测制草乌对大鼠肝功能指标及肝组织病理影响从而探究代谢通路分析。方法以制草乌为示例药物,以大鼠为研究对象,将大鼠按体重随机分成4组。根据预试验结果设定正常组、制草乌高剂量组、中剂量组、低剂量组。除正常组外,其余各给药组灌胃相应的药物溶液,1次/d,连续灌胃28 d,末次给药后收集血清样本,检测各组的血清生化指标及采用LC-MS非靶向代谢组学技术对血清内源性代谢产物变化进行分析。结果血清生化指标结果显示,与正常组比较,制草乌高剂量组ALT含量显著升高,有统计学意义(P<0.05);制草乌中和低剂量组指标差异无统计学意义(P>0.05);肝组织病理检测显示,正常组肝小叶结构清晰,肝细胞索和肝血窦大致呈放射状排列,肝细胞圆润、饱满,肝板排列规则、整齐。制草乌高剂量组肝细胞广泛水肿、空泡化、丧失结构完整性;制草乌中和低剂量组未见明显异常;从血清中共筛选出34个内源性差异代谢物,其中上调15个、下调19个,多数涉及烟酸和多种氨基酸代谢。结论明确制草乌具有一定的肝毒性;肝毒性机制主要与烟酰胺(NA)和1-甲基烟酰胺(MNA)代谢有关。

基于图论的复杂系统潜通路分析方法

潜通路分析方法是可靠性分析中一种常用的方法,是减少设计问题,提升可靠性的一种重要手段。当前的潜通路分析方法主要是应用于电路系统分析,也有部分包含管路系统的应用,但是还没有适用于复杂系统的潜通路分析方法。针对上述问题,提出了一种基于图论的系统潜通路分析方法,首先构建基于流的系统模型,然后将模型中不影响分析的连接关系及模型节点简化,最后将系统模型转换为抽象的图模型,并利用节点识别和路径追踪的方法进行分析。最后,将所提方法应用于直升机起落架误收问题的分析,证明了所提方法的有效性。

基于生物信息学分析探讨羟基红花黄色素A通过JAK2/STAT3信号通路抑制缺血性脑卒中后神经元凋亡的机制

目的:利用生物信息学技术筛选并鉴定缺血性脑卒中(IS)的关键基因,基于基因富集分析结合相关实验探讨羟基红花黄色素A(HSYA)对脑缺血损伤后神经元凋亡的影响及机制。方法:从GEO数据库获得IS相关的样本数据,进行差异表达基因(DEGs)分析及基因富集分析,获得关键基因与关键信号通路,并通过体内外实验进行相关验证。建立Sprague-Dawley大鼠大脑中动脉闭塞再灌注模型(MCAO/R),采用蛋白免疫印迹法(Western Blot)和免疫荧光检测Janus激酶2(JAK2)/信号传导转录激活因子3(STAT3)通路的磷酸化水平及凋亡相关蛋白的表达;线粒体膜电位探针检测线粒体膜电位情况进而明确细胞凋亡水平。利用HT-22海马神经元细胞建立糖氧剥夺/复糖氧模型(OGD/R),使用JAK2/STAT3信号通路抑制剂进一步验证HSYA对神经元凋亡的作用机制。结果:通过生物信息学分析研究GSE22255数据集发现23个显著上调的DEGs和2个显著下调的DEGs。富集分析发现其与脂多糖的反应、细胞凋亡的调控、炎症反应、急性炎症反应调节、分子干预信号通路相关。生物过程方面,通过建立特征基因功能网络发现,特征基因与急性炎症反应、凋亡信号通路的调节、脂多糖介导的反应、稳态分子的反应等功能相关。基因集富集分析显示,肿瘤坏死因子α(TNF-α)介导的核因子κB(NF-κB)信号通路、血红素代谢信号通路、细胞凋亡相关信号通路、JAK/STAT3信号通路、P53信号通路发挥着关键作用。筛选出JAK2/STAT3信号通路和凋亡相关通路为研究重点。与假手术组比较,MCAO/R组大鼠磷酸化JAK2(p-JAK2)、磷酸化STAT3(p-STAT3)和促凋亡相关蛋白表达升高(P<0.001),抑凋亡相关蛋白表达降低(P<0.001)。HSYA干预后可抑制JAK2/STAT3信号通路磷酸化激活和神经元凋亡(P<0.01)。体外实验显示,OGD/R组JAK2/STAT3通路被磷酸化激活,促凋亡相关蛋白表达较Normal组升高(P<0.001),抑凋亡相关蛋白表达低于Normal组(P<0.001);加入抑制剂AG490后JAK2、STAT3磷酸化程度降低(P<0.01)。与Normal组比较,OGD/R组凋亡相关蛋白半胱氨酸蛋白酶3(Cleaved Caspase-3)、Bcl-2关联X蛋白(Bax)表达水平升高(P<0.001),Bcl-2表达降低(P<0.001)。HSYA抑制了神经元的凋亡(P<0.01)。结论:JAK2/STAT3信号通路和凋亡相关信号通路在IS后发挥着关键作用,HSYA可能通过调控JAK2/STAT3信号通路,抑制缺血缺氧后神经元凋亡,从而减轻脑损伤。

小鼠NFATc1相互作用蛋白功能及KEGG通路分析

目的:利用生物信息学方法对小鼠NFATc1及相关蛋白功能进行预测与分析,为探讨NFATc1生物学功能及作用机制提供借鉴。方法:利用在线数据库STRING,选取系统打分高于0.800的20种蛋白质与NFATc1构建蛋白相互作用网络图,并对该蛋白集合进行后续分析;采用DAVID在线分析工具对以上蛋白进行GO功能富集和KEGG信号通路分析。结果:GO富集分析显示,该蛋白集合参与CaN/NFAT信号通路、转录正调控、JUN蛋白磷酸化、基因表达正调控等生物学过程。具体分子功能主要是结合转录因子、钙依赖蛋白丝氨酸/苏氨酸磷酸酶活性、JUN蛋白激酶活性及RNA聚合酶Ⅱ核心启动子近端序列特异性结合DNA等;KEGG信号通路分析显示,该蛋白集合主要富集于破骨细胞分化代谢、Wnt信号通路、T细胞受体信号通路、B细胞受体信号通路等。结论:NFATc1及其相关蛋白生物学功能具有广泛性,其原因可能与参与多种细胞信号转导通路相关。

2013-2023年溃疡性结肠炎相关信号通路研究文献可视化分析

目的探讨2013-2023年溃疡性结肠炎(UC)相关信号通路研究现状及趋势。方法检索中国知识资源总库(CNKI)、中国学术期刊数据库(万方数据)、中文科技期刊数据库(VIP)2013年1月1日-2023年6月30日收录的UC相关信号通路研究文献,使用Excel2021软件统计年发文量,使用CiteSpace6.2.R4软件分析作者、研究机构、关键词,并绘制知识图谱。结果共纳入文献657篇,年发文量持续增长,发文量较高的作者为闫曙光、惠毅,发文量较高的研究机构为广西中医药大学、湖南中医药大学。高频关键词为“作用机制”“分子对接”“动物实验”“代谢组学”等,关键词共聚为7类,“分子对接”“作用机制”“凋亡”成为近10年突现关键词。结论该领域尚未形成核心作者群体,机构间合作较少;近10年来UC相关信号通路的研究热度呈持续状态,在UC炎症反应、氧化应激、细胞凋亡等方面的调控机制备受关注。作用机制仍是该领域研究重点,偏向于分子层面,需要更为高质量的实验研究和临床研究进一步验证。

基于生物信息学分析肝细胞癌中潜在的核心基因和关键通路

目的基于生物信息学分析探索肝细胞癌(HCC)中潜在的核心基因和关键通路,为HCC的诊断和治疗提供新思路。方法本研究使用基因表达数据库(GEO数据库)下载数据集,通过GEO2R在线工具和韦恩图工具筛选出差异表达基因(DEGs),利用STRING数据库和Cytoscape软件进行蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络分析并筛选出核心DEGs,并利用GEPIA2在线网站工具分析与预后相关的核心基因。结果本研究在3个数据集中共筛选出210个差异表达基因(DEGs),包括143个共下调基因和67个共上调基因。对共有的DEGs进行蛋白互作(PPI)网络分析,筛选出10个核心基因。GEPIA2分析结果表明,核心基因不仅与HCC免疫细胞浸润相关,也与HCC组织中不同病理阶段的表达水平相关(P<0.05)。将筛选出的10个核心基因进行生存分析,结果显示有6个基因与HCC预后相关。结论本研究筛选出的核心基因和通路可能作为HCC潜在的预后生物标志物和免疫治疗靶点的选择。

潜在通路分析技术的发展

潜在通路分析技术作为一门新兴学科越来越被研究界所重视。综述了该技术的意义、历史和国际、国内的研究现状 ,并简述了其应用情况 ,展望了其发展前景 ,以期进一步引起技术界和决策层的注意。

基于KEGG通路和基因互作网络对溃疡性结肠炎药靶基因的筛选

目的:筛选与溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)相关的药靶基因,利用DAVID通路数据库和基因互做网络分析目标基因的分布和功能,促进UC的研究和新药靶点开发。方法:以ulcerative colitis检索NCBI gene数据库,提取UC相关基因数据,用DAVID分析工具提取基因富集的通路数据。对103个非冗余基因所显著富集的9条KEGG通路进行了分析,同时对富集通路中的基因同HPRD人类蛋白互作网络进行匹配。建立通路中关键基因的基因互做网络。并对所建立的相关子网进行比较,筛选和UC相关的药靶基因。结果:CD40、FAS、TNF、CD86、HLA-DRA、IL2和IL10等20个UC相关基因需要完善研究,AKT1和TNFRSF1A两个基因可能是UC治疗药物间接作用的重要靶点。结论 UC发病与细胞因子-受体相互作用通路、Ig A生产肠道免疫网络等多个通路相关。其中免疫相关通路是UC发病机制中的重要信号传导通路。CD40、FAS、TNF、CD86、HLA-DRA、IL2和IL10等20个UC相关基因在病理和治疗中都占有重要的地位。通过分析疾病相关基因的代谢通路和互作网络,有助于了解疾病的分子病理基础,并为新药设计提供可靠靶点。

基于基因芯片技术研究氯化锂-匹罗卡品致痫小鼠海马组织miRNA-187的表达及GO和KEGG分析

目的基于基因芯片技术研究氯化锂-匹罗卡品致痫小鼠海马组织miRNA-187的表达及GO和KEGG分析。方法选取氯化锂-匹罗卡品致痫小鼠海马组织,采用基因芯片技术挖掘差异基因,并运用q-PCR对芯片结果进行验证,利用Target Scan、miRBase、rna22预测靶基因、DAVID综合分析工具进行GO功能富集分析及KEGG信号通路分析。结果挖掘到与癫痫相关差异基因miRNA-187,利用Target Scan、miRBase、rna22 3种软件预测miRNA-187的靶基因,取交集得到107个共同的靶基因,并进行富集分析得到19个基因功能(P<0.05)和7个信号通路(P<0.05)。结论通过生物信息学方法,初步分析了miRNA-187在癫痫中可能参与调控的靶基因和信号通路,为下一步实验验证miRNA-187在癫痫的调控机制奠定基础。

家蚕JAK/STAT信号通路相关基因克隆与分析

【目的】鉴定家蚕JAK/STAT信号通路组成原件,并预测家蚕JAK/STAT信号通路主要相关基因的功能。【方法】在电子克隆的基础上,通过RT-PCR获得家蚕JAK/STAT信号通路的主要相关基因;利用在线软件对相关蛋白进行结构域分析;基于microarray数据库或qPCR分析各基因的组织表达特征。【结果】克隆了家蚕JAK/STAT信号通路主要相关基因,包括BmSTAT、BmHOP、BmSOCS2、BmSOCS5A、BmSOCS5B、BmSOCS6、BmDRK、Bmken、BmPIAS1、BmPIAS2以及BmPI3K,但没有能克隆到果蝇Upd1、Upd2和Upd3的同源体基因。序列分析显示BmHOP具CRD_FZ、Kringle、转膜区域和PKc超家族蛋白激酶催化结构域TyrKc;BmSTAT有2种亚型,均具SH2、STAT_bind、STAT_int和STAT_alpha结构域;在克隆的BmSOCS家族的3个基因中,BmSOCS2A和BmSOCS6A具典型的SH2和SOCS结构域;BmDRK由SH3和SH2两种结构域形成了SH3-SH2-SH3串联结构;BmKen存在BTB和锌指结构域,BmPIAS1和BmPIAS2具有LCR结构域,BmPI3K具有2个SH2结构域。【结论】成功克隆了家蚕JAK/STAT信号通路主要相关基因。相关蛋白的保守结构域分析显示,在家蚕JAK/STAT信号通路中,BmHOP是JAK激酶的一种,可以磷酸化BmSTAT转录因子,激活靶基因转录;BmSOCS、Bmken、BmPIAS1以及BmPIAS2对JAK/STAT通路起负反馈作用。

基于荧光分析法的水体叶绿素a传感器光通路设计

基于荧光分析法,设计了一种水体叶绿素a传感器,可满足长期海洋、湖泊环境实时检测的要求。阐述了荧光分析法测量水体叶绿素a的基本原理,提出了叶绿素a传感器光通路部分的设计方法：首先设计了光学传感器探头;进而基于叶绿素a在430～470 nm蓝光波段吸收作用最强的特性,选用460 nm波长的超高亮蓝色发光二极管作为荧光激励信号设计传感器的信号源,激励光源选用4组超高亮蓝色发光LED,符合叶绿素a强吸收定光谱特性,具有功耗小、体积小、成本低和电路设计简单等优点。对比分析了几种不同光电转化器件的优缺点,选择光敏二极管作为光接收器件,满足了水体叶绿素a荧光信号微弱的检测特点;最后对传感器进行了标定与校准。结果表明,传感器测量结果决定系数R2为0.998,标准偏差为0.05μg,最低检出限为0.25μg/L。

原发性肾病综合征患者血清异常代谢通路的代谢组学分析

目的通过液相色谱质谱联用的代谢组学方法,分析与原发性肾病综合征(PNS)相关的异常代谢通路,探讨PNS的发病机制。方法应用超高效液相色谱-高分辨质谱法方法对40例PNS患者(观察组)和40例健康体检者(对照组)血清样本中的代谢物进行检测,采用正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)法进行模式识别,构建PNS诊断模型,采用Met PA数据库进行代谢通路分析。结果 OPLS-DA模型的质量参数R2X=71.4%,Q2Y=0.517,观察组、对照组间的区分非常明显。代谢通路分析共筛选出有差异的代谢物相关通路9个,其中硫胺素代谢、嘧啶代谢、苯基丙氨酸代谢、柠檬酸循环4个代谢通路影响值均大于0.1。结论 PNS患者存在硫胺素代谢、嘧啶代谢、苯基丙氨酸代谢、柠檬酸循环代谢紊乱,可能与PNS的发生发展密切相关。

基于组学数据库整合工具的代谢通路分析应用

组学技术方法和工具研究系统生物学的发展产生海量的基因组、转录组、蛋白质组和代谢组等组学数据。基于多平台组学数据整合的代谢通路分析为全面深刻了解生物医学系统提供了前提条件。本文综述了近年来基于组学数据库和整合工具的代谢通路分析方面的研究进展,包括新的数据整合方法和数据库分析平台。

开关电路潜通路分析的一种方法

对开关电路建立图论模型,用功能支路和开关支路反映潜通路分析中的两类重要影响元素,用支路状态变量反映开关电路中支路的双态性.分析实际系统中各分系统接口模型的特点,利用开关函数的特点简化系统的潜通路分析.对开关函数的规范化形式进行变换,反映出功能支路和开关支路的关系,得到实际电路实现的功能数和实现各种功能的途径数.通过实际数目与设计数目的对比,定性地判定出电路中是否存在影响设计功能的潜通路和影响功能实现方式的潜通路.在此基础上有针对性地利用开关器件各种状态组合时实际路径与设计路径的比较,确定具体潜通路的位置.将该方法应用于典型的潜通路案例中,发现了系统中的潜通路问题,表明该方法快速有效,可以应用于工程分析.

血液透析血管通路假性动脉瘤34例临床分析

目的 研究血液透析血管通路假性动脉瘤的临床特点、诊断及处理。方法 对 34例假性动脉瘤的患者 (年龄 2 5～ 70岁 )进行了前瞻性统计分析。每人每周透析 2次。结果 32例应用假性动脉瘤进行个体化血液透析 ,血流量达 180～ 2 90 m L/ min,及时手术治疗假性动脉瘤 2例。结论 血管穿刺后出现假性动脉瘤能够进行紧急及常规血液透析 ,方法简便易行 ,能取得良好的血液透析效果。