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。

穿心莲糖苷水解酶基因ApGH的克隆、生物信息学分析及表达研究

目的:对穿心莲糖苷水解酶(ApGH)基因进行克隆、生物信息学分析、原核表达和相对表达量分析。方法:取穿心莲新鲜叶片,提取RNA并反转录为互补脱氧核糖核酸(cDNA)作为模板,以穿心莲转录组中筛选到的糖苷水解酶ApGH基因开放阅读框(ORF)设计特异性引物,进行聚合酶链式反应(PCR)扩增,经测序后获得的基因序列利用生物信息学软件预测基因编码蛋白特征,构建原核表达载体在大肠埃希菌中诱导表达目的蛋白质,并利用实时荧光定量PCR分析ApGH基因的表达模式。结果:克隆所得ApGH基因的ORF全长1734 bp,编码577个氨基酸(GenBank登录号:OR887606)。ApGH为稳定亲水蛋白质,无信号肽和跨膜结构域,属于糖苷水解酶家族;系统进化分析表明,ApGH归属于GH1家族。将ApGH基因构建到原核表达载体HIS-MBP-pET28a上,在大肠埃希菌Transetta(DE3)中成功表达出重组蛋白质。实时荧光定量PCR检测结果表明,ApGH基因在叶中表达量最高,茎和根中表达量较低。结论:克隆得到穿心莲ApGH基因并对其蛋白质序列特征进行了系统分析,证明其在大肠埃希菌中成功表达重组蛋白质,且主要在穿心莲叶中表达。研究结果为进一步探索穿心莲糖苷水解酶的催化功能提供了依据。

荔枝蒂蛀虫海藻糖酶基因克隆及生物信息学分析

【目的】海藻糖酶(Trehalase,Tre)是昆虫体内海藻糖代谢的关键酶,通过专一性地将海藻糖分解为葡萄糖,在昆虫能量代谢和生长发育中发挥着重要的作用。旨在克隆荔枝蒂蛀虫(Conopomorpha sinensis Bradley)可溶型海藻糖酶基因(CsTre1)和膜结合型海藻糖酶基因(CsTre2),探讨其在荔枝蒂蛀虫不同发育阶段和不同组织中的表达模式,解析这2个基因及其酶蛋白的分子特征。【方法】利用荔枝蒂蛀虫转录组数据和RACE技术,克隆CsTre1和CsTre2的全长cDNA序列,并应用ORF Finder、ProtParam、SignalP 4.1、ProtScale、NetPhos2.0 Server和IQ-TREE等软件对其进行生物信息学分析;采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析CsTre1和CsTre2在荔枝蒂蛀虫不同发育阶段及成虫不同组织的mRNA表达模式。【结果】CsTre1的开放阅读框(ORF)长1701 bp,编码566个氨基酸,蛋白分子量为64.53 kD。CsTre2的ORF长1821 bp,编码606个氨基酸,蛋白分子量为69.08 kD。信号肽预测分析表明,CsTre1和CsTre2前端均有1个信号肽,其位置分别为1-16和1-17。蛋白二级结构分析结果显示,二者均主要由α-螺旋和无规则卷曲组成,CsTre1有24个Ser、15个Tyr、10个Thr可能成为蛋白激酶的结合位点,而CsTre2有27个Ser、10个Tyr、13个Thr可能成为蛋白激酶的结合位点。RT-qPCR结果显示,CsTre在荔枝蒂蛀虫的蛹和成虫期均有表达。在成虫期中,CsTre1的表达水平远高于CsTre2,且CsTre1在雄成虫第2 d和第5 d的表达水平陡然下降,在雌成虫中则保持稳定高表达。【结论】该研究成功克隆了荔枝蒂蛀虫的2个海藻糖酶基因,其分子特征及表达模式结果表明,CsTre1可能是荔枝蒂蛀虫主要调控海藻糖代谢的基因。研究结果可为阐明海藻糖酶基因的功能提供重要线索,为开展害虫防治策略的研究奠定基础。

血管样本生物信息学分析鉴定烟雾病相关的潜在关键基因

目的本研究对烟雾病患者血管样本的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)进行生物信息学鉴定和分析,旨在探讨烟雾病的潜在发病机制。方法本研究以烟雾病和颈内动脉瘤患者大脑血管样本为研究对象。利用R语言线性模型微阵列数据(linear models for microarray data,limma)分析包对基因表达综合数据库(gene expression omnibus,GEO)中的GSE141025数据集进行分析,该数据集涵盖4例烟雾病患者和4例颈内动脉瘤患者的大脑中动脉和颞浅动脉样本各1个,共计16个样本。选择烟雾病患者的大脑中动脉、颞浅动脉及颈内动脉瘤患者的颞浅动脉共12个样本进行DEGs筛选。通过R语言功能富集分析工具包clusterProfiler,对筛选出的DEGs进行基因本体(gene ontology,GO)富集分析和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路分析。利用STRING数据库构建蛋白质-蛋白质相互作用(proteinprotein interaction,PPI)网络,并使用网络可视化软件Cytoscape进行蛋白质网络的可视化和枢纽基因筛选。结果本研究在烟雾病患者的大脑中动脉与颞浅动脉样本间鉴定出138个DEGs,包括18个上调基因和120个下调基因。GO富集分析显示,以上DEGs在细胞外基质、受体配体活性和生长因子活性等方面显著富集,可能与烟雾病相关的血管病变和神经保护机制有关。KEGG通路分析提示,DEGs主要在酪氨酸代谢通路中富集。通过PPI网络分析,共筛选出9个枢纽基因,包括骨膜蛋白(periostin,POSTN)、脑源性神经营养因子(brain derived neurotrophic factor,BDNF)、血小板衍生生长因子受体α(platelet derived growth factor receptor alpha,PDGFRA)、Thy-1细胞表面抗原(Thy-1 cell surface antigen,THY1)、ⅩⅤ型胶原蛋白α1链(collagen typeⅩⅤalpha 1 chain,COL15A1)、成纤维细胞生长因子7(fibroblast growth factor 7,FGF7)、光蛋白聚糖(l umi can,LUM)、层粘连蛋白α2亚基(laminin subunit alpha 2,LAMA2)和RELN(reelin)。此外,上调基因delta样典型Notch配体4(delta like canonical Notch ligand 4,DLL4)在本研究中首次被发现可能在烟雾病中扮演重要角色,或与烟雾病的病理性血管生成有关。结论细胞外基质、生长因子及其受体的表达失调等可能参与烟雾病的发病过程。DEGs分析筛选出的枢纽基因(POSTN、BDNF、PDGFRA、THY1、COL15A1、FGF7、LUM、LAMA2、RELN)以及DLL4可能在烟雾病的病理形成过程中发挥作用。

miR-370-3p在绵羊中的表达、生物信息学分析与靶基因预测

本研究以新吉细毛羊和小尾寒羊为实验动物,用实时荧光定量PCR检测miR-370-3p在绵羊不同组织中的表达变化;利用Mega11.0对miR-370-3p进行序列分析,并构建进化树;利用miRBase对脊椎动物的miR-370-3p序列进行检索,使用Ensembl数据库对miR-370-3p进行定位;利用在线网站预测miR-370-3p的靶基因,并进行GO、KEGG分析。组织表达结果显示,miR-370-3p在2种绵羊1月份和10月份的皮肤组织中均存在显著差异;在2种绵羊同组织间均存在显著差异。miR-370-3p序列主要存在于哺乳动物,且在不同物种间高度保守;miR-370-3p共有315个靶基因;GO分析结果显示靶基因主要富集在蛋白质的自磷酸化、细胞核与细胞质的运输、神经元凋亡过程等方面;KEGG通路分析表明靶基因主要富集到MAPK信号通路、寿命调节通路和细胞内吞作用等,其中多个与毛囊生长发育相关的基因富集到相关通路之上。绵羊miR-370-3p在皮肤组织存在时空表达差异,在各组织间广泛表达,可能通过靶向MAPK信号通路及寿命调节等通路参与调控毛囊的生长发育。

广东紫珠matK基因的生物信息学分析

通过PCR扩增获得广东紫珠matK基因的完整核苷酸序列,利用生物信息学对matK基因进行开放阅读框、氨基酸组成、蛋白质跨膜结构区、亚细胞定位和结合区分析,预测信号肽、氨基酸亲/疏水性、氨基酸及高级结构预测,采用UPGMA算法对13种紫珠属植物构建系统进化树。结果表明,广东紫珠matK基因序列长度为1 524 bp,编码507个氨基酸,有10个开放阅读框;matK基因编码的成熟酶K蛋白含20种氨基酸,二级结构中α螺旋占49.11%、β转角4.45%、无规则卷曲28.21%,为不稳定亲水性蛋白;无信号肽、无跨膜结构,定位于叶绿体亚细胞器。系统进化聚类结果表明,广东紫珠与紫珠、Callicarpa mollis的亲缘关系较近。

基于SSP1和TGFB1与食管腺癌发生、预后和免疫浸润关系的生物信息学分析

目的:分析基因表达综合(GEO)数据库和癌症基因组图谱(TCGA)数据库中食管腺癌(EAC)基因表达数据,阐明EAC发病的潜在核心基因与肿瘤淋巴细胞浸润的关系,为EAC的诊断和治疗提供分子靶标。方法:在GEO数据库检索“esophageal adenocarcinoma”,下载包括EAC和食管正常组织的高通量芯片数据集GSE13898、GSE26886、GSE74553和GSE92396。采用R软件的limma包筛选EAC组织和食管正常组织的差异表达基因(DEGs),并通过韦恩图获取共同DEGs,采用STRING数据库分析后导入Cytoscape软件筛选核心基因并构建蛋白-蛋白互作(PPI)网络,采用基因表达谱交互分析(GEPIA)数据库验证核心基因表达水平,采用阿拉巴马大学伯明翰分校癌症数据分析门户(UALCAN)和Kaplan-Meier Plotter数据库分析核心基因与EAC患者预后和临床资料的关联性,采用肿瘤免疫评价资源(TIMER)数据库分析核心基因与肿瘤免疫浸润的关系,采用基因本体论(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)对LinkedOmics数据库获得的核心基因中正相关表达基因进行功能和信号通路富集分析。结果:对GEO获得的4个数据集的DEGs取交集,共获得340个DEGs,其中上调基因127个,下调基因213个。经STRING数据库和Cytoscape软件筛选后,最终获得评分最高的关键核心基因分泌型磷蛋白1(SPP1)和转化生长因子β1(TGFB1)。GEPIA数据库分析,与食管正常组织比较,癌组织中SPP1和TGFB1 mRNA表达水平明显升高(P<0.01);SPP1低表达组EAC患者1、3和5年总体生存期均高于SPP1高表达组(HR=10.1,P<0.05;HR=3.09,P<0.05;HR=2.32,P<0.05),TGFB1低表达组EAC患者5年总体生存期高于TGFB1高表达组(HR=2.36,P<0.05)。UALCAN数据库分析,与食管正常组织比较,Ⅱ-Ⅲ期及N1-N2期淋巴结转移的EAC患者癌组织中SPP1和TGFB1 mRNA表达水平明显升高(P<0.01)。TIMER分析,SPP1和TGFB1 mRNA表达水平与EAC患者癌组织中巨噬细胞(r=0.353,P<0.01;r=0.187,P<0.05)和树突状细胞(r=0.236,P<0.01;r=0.221,P<0.01)浸润呈正相关关系。GO功能和KEGG信号通路富集分析,SPP1和TGFB1及其排名前50位正相关基因主要参与细胞迁移、细胞活性和血管发育等生物学过程及肿瘤蛋白多糖、细胞外基质(ECM)-受体互作和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)等信号通路。结论:SPP1和TGFB1与EAC患者临床分期、淋巴结转移和总体生存期有密切关联。SPP1和TGFB1高表达可能导致巨噬细胞和树突状细胞浸润,从而改变肿瘤微环境。SPP1和TGFB1可能成为EAC诊断和治疗的新靶点。

高邮鸭Akt1基因克隆及生物信息学分析

Akt1是丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族基因,通过响应生长因子刺激磷酸化一系列下游底物来调节许多过程,包括代谢、增殖、细胞存活、生长和血管生成等。实验室前期对全转录组差异分析获得了与高邮鸭双黄蛋率显著相关的候选关键基因Akt1,并且Akt1显著富集于差异表达信号通路——PI3K-AKT信号通路。为了对高邮鸭双黄蛋候选基因Akt1进行系统的功能研究,本研究通过PCR技术克隆高邮鸭卵巢组织Akt1全长,构建了Akt1-EGFP融合表达载体,结合生物信息学技术对AKT1蛋白的理化性质进行系统分析。结果:AKT1为种间保守型非分泌蛋白,表达于质膜,具有丰富的丝氨酸和苏氨酸磷酸化位点,可与10种蛋白(TSC1、MAPK1、PIK3R1、PIK3CA、TSC2、CDKN1A、IKBKB、PIK3CD、PDPK1和ILK)发生互相作用。研究结果为揭示Akt1基因编码的蛋白在调控高邮鸭双黄蛋形成过程中的功能和分子机制提供理论基础。

双孢蘑菇中一种4R型MYB转录因子的基因克隆和生物信息学分析

MYB转录因子广泛存在于真核生物中,在植物的生长发育、逆境胁迫等过程中发挥重要作用。与植物相比,对食用菌中MYB转录因子的研究有限。为探究MYB转录因子在食用菌中的生物学功能,对前期转录组发现的一个编码双孢蘑菇(Agaricus bisporus)MYB转录因子的基因进行克隆和生物信息学分析。结果表明,该基因编码区长1209 bp,翻译402个氨基酸;编码的蛋白分子量为45.95 kDa,等电点9.17,是一种不存在跨膜结构、不含信号肽的亲水性蛋白,具有4个高度保守的SANT结构域,属于4R型MYB转录因子,与白环蘑(Leucoagaricus)中的4RMYB转录因子亲缘关系最近;二级结构预测显示以无规则卷曲和α-螺旋结构为主;亚细胞定位分析显示该转录因子位于细胞核中;此外启动子序列分析表明,该基因启动子区域含有多个与生物抗逆应答、激素响应等相关的顺式作用元件。

鉴别早发型与晚发型子痫前期特征遗传标志物生物信息学分析及验证研究

目的本研究旨在筛选出能够区分早发型与晚发型子痫前期的遗传标志物,并评估这些标志物的区分能力。方法从GEO数据库获取早发型及晚发型子痫前期数据集(GSE74341、GSE190639及GSE4707数据集),以GSE74341和GSE190639数据集为实验组,GSE4707数据集为验证组,筛选并验证早发型子痫前期与晚发型子痫前期间的差异表达基因。应用最小绝对值收缩与选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)及支持向量机-递归特征消除(support vector machines-recursive feature elimination,SVM-RFE)两种机器学习方法筛选特征遗传标志物,并通过受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线评估特征遗传标志物的区分能力。结果与早发型子痫前期相比,检出7个显著上调基因和3个显著下调基因。通过两种机器学习的方法及在验证组中进行基因表达差异分析,共同筛选出1个特征遗传标志物(MME)。ROC曲线的曲线下面积(area under the curve,AUC)在实验组及验证组中分别为0.975(95%CI:0.921~1.000)及1(95%CI:1.000~1.000)。结论MME可能作为区分早-晚发型子痫前期的特征遗传标志物。

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。

基于生物信息学探索宫颈癌远处转移的相关基因分析

目的:使用生物信息学的方法,鉴别出与宫颈癌远处转移相关的潜在生物学标记物,并对其机制进行研究。方法:使用R语言分析,利用TCGA数据库,挖掘出宫颈癌远处转移患者与非远处转移患者之间的差异表达基因集,进一步筛选出两组基因集的共差异表达基因,对这些共差异表达基因进行基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书途径富集(KEGG)分析,构建蛋白质-蛋白质交互(PPI)网络,并使用cytoscape软件进行分析,使用cytoHubba插件计算出前10位的关键基因。然后对筛选出的基因进行诊断分析及生存分析。结果:本研究共获得415个与宫颈癌远处转移相关的差异表达基因(DEGs),上调的差异表达基因主要富集在“表皮的发育”“皮肤的形成”“角化细胞的分化”“上皮细胞的分化”,下调差异表达基因主要富集在“胚胎器官的发育”“消化系统发育;消化道发育;上皮管道形态发生”等分子功能。差异表达基因主要参与到“P53信号通路”“Wnt信号通路”“病毒蛋白的相互作用”“细胞因子和受体”“甲状腺癌”等。计算出位于前十的中枢基因,分别为:DSG3、SPRR1B、IVL、PKP1、DSC3、KRT6B、SPRR1A、KRT6A、KRT16、SPRR3。并进行生存分析,结果发现:SPRR1B/SPRR1A,SPRR3,DSC3/DSG3的表达与宫颈癌的生存表现出明显的统计学意义。结论:使用生物信息学方法,可以获得与宫颈癌远处转移相关的基因,并筛选出中枢基因,为进一步研究宫颈癌远处转移的分子机制提供参考。

bta-miR-27a-5p的生物信息学分析及其对3T3-L1前脂肪细胞分化的影响

为了探究bta-miR-27a-5p的生物学特性及其对3T3-L1前脂肪细胞分化的影响,试验利用miRBase数据库对不同物种间miR-27a-5p的保守性进行分析,并构建了miR-27a-5p的系统进化树;利用TargetScan和miRWalk在线网站预测bta-miR-27a-5p的靶基因,并对靶基因进行GO功能注释和KEGG信号通路分析;利用实时荧光定量PCR方法检测在不同月龄夏南牛不同器官中bta-miR-27a-5p基因的相对表达量;最后通过实时荧光定量PCR方法、Western-blot检测、三酰甘油浓度测定和油红O染色探究过表达bta-miR-27a-5p后对3T3-L1前脂肪细胞分化的影响。结果表明:不同物种miR-27a-5p的成熟序列保守性较高;牛miR-27a-5p基因与山羊的亲缘关系最近,与非洲爪蟾的亲缘关系最远;bta-miR-27a-5p靶基因主要在细胞过程、生物过程、细胞、细胞部分、结合等GO条目上富集,并富集在胰岛素抵抗、细胞衰老、脂肪细胞因子等信号通路中;bta-miR-27a-5p基因可在夏南牛的多个器官中表达,且12月龄夏南牛脂肪组织中的相对表达量均显著低于0月龄和24月龄(P<0.05);过表达bta-miR-27a-5p基因可显著或极显著抑制C/EBPα、PPARγ和FABP4基因和蛋白质表达(P<0.05或P<0.01),并显著或极显著降低3T3-L1前脂肪细胞内脂滴和三酰甘油浓度(P<0.05或P<0.01)。说明bta-miR-27a-5p在不同物种间高度保守,在不同月龄夏南牛脂肪组织中显著差异表达,并且能抑制3T3-L1前脂肪细胞分化,bta-miR-27a-5p基因可能是调控牛脂肪生成的候选miRNA。

NDUFS6蛋白生物信息学分析及过表达质粒的构建与鉴定

目的 应用生物信息学方法分析线粒体呼吸链复合体Ⅰ结构亚基烟酰胺腺嘌呤二核苷酸脱氢酶(泛素)铁硫蛋白6(NDUFS6)的理化性质,构建pCV702-NDUFS6过表达质粒并进行鉴定,为进一步研究NDUFS6蛋白功能奠定基础。方法 利用Expasy、UniProtKB、NCBI、SOPMA等生物信息学工具分析NDUFS6蛋白的理化性质、二级结构等;根据NDUFS6 cDNA序列构建携带NDUFS6基因的过表达质粒pCV702-NDUFS6,转染大鼠心肌细胞H9C2,并设置阴性对照(NC)组和相应空载体CON520作为阳性对照(PC)组,经嘌呤霉素筛选后,采用RT-qPCR和Western blot检测NDUFS6 mRNA和蛋白表达水平。结果 NDUFS6蛋白由116个氨基酸组成,理论等电点pI为9.37。蛋白二级结构以无规则卷曲(占50%)为主。酶切鉴定和基因测序结果显示,pCV702-NDUFS6表达质粒构建成功。RT-qPCR和Western blot结果显示,相较于NC组和PC组,过表达组NDUFS6表达水平均上调(P均<0.05)。结论 成功构建了能在心肌细胞H9C2中有效过表达NDUFS6基因的过表达质粒。

番茄CYP450基因家族鉴定及病原菌胁迫相关成员的生物信息学分析

细胞色素P450(cytochrome P450,CYP450)酶是陆地植物中最大的酶蛋白基因家族,具广泛催化活性,参与植物多种初生代谢和次生代谢产物的生物合成。分析番茄(Solanum lycopersicum L.)CYP450基因家族成员的数量、序列特点、系统演化关系、在病原菌诱导下的表达模式和互作网络,为阐明番茄CYP450基因的生物学功能奠定基础。通过HMM检索和BLAST比对2种方法在番茄中得到328条CYP450序列,归属于9个家族簇;理化性质分析结果显示番茄CYP450蛋白大多为亲水性蛋白质,包含丰富的碱性氨基酸,主要定位于叶绿体和质膜;番茄叶霉病病菌(Cladosporium fulvum)诱导条件下的59个差异表达基因分属7个家族簇,相同家族簇成员具相似蛋白保守基序和基因结构;16个与聚炔类合成关键基因有相似表达模式的基因均来自CYP71和CYP72家族簇,它们可能在聚炔类合成通路的下游发挥重要作用,但其功能还需进一步验证。

向日葵HaDGAT3基因的生物信息学和表达分析

利用生物信息学分析向日葵HaDGAT3编码蛋白,预测HaDGAT3编码蛋白是碱性和亲水性蛋白,二级结构以a螺旋为主(47.11%),亚细胞定位预测显示定位于细胞核。系统进化结果表明,HaDGAT3与小蓬草(Erigeron canadensis L.)DGAT3亲缘关系最近,序列相似性为68%。荧光定量PCR结果表明,HaDGAT3在向日葵各组织部位表达量表现为管状花>叶>种子,在茎、舌状花、根中未见表达。HaDGAT3在种子发育中后期(开花后22~37 d)表达量明显高于种子发育前期(开花后7~17 d),在开花后37 d最高。HaDGAT3基因表达量与种子油分和脂肪酸含量的相关性分析结果表明,HaDGAT3基因表达量与种子含油量呈显著正相关,推测HaDGAT3是与向日葵种子油分积累相关的重要基因。

病原宏基因组高通量测序生物信息学分析质量评价的研究现状与思考

病原宏基因组高通量测序(mNGS)技术已成为感染病原学诊断的新工具,由实验操作(湿实验)和生物信息学分析(干实验)两部分组成。干实验由算法和数据库构成,其功能是对湿实验产生的测序数据进行分析处理后输出检测结果。干实验的性能受到测序数据中复杂多变的干扰因素的影响,包括临床样本中大量的人源核酸、试剂与耗材携带的微生物核酸、采样与湿实验引入的环境微生物核酸、数据库中基因组质量不均一或不同物种基因组之间的相似性过高导致的错误比对与注释,以及算法与参数差异对分类鉴定的影响等。上述干扰因素可能来自mNGS检测各个环节,不仅可能导致干实验输出错误的物种鉴定和微生物检测结果,也给干实验的质量控制与评价带来较大挑战。本文综述了mNGS干实验质量控制的关键问题以及关于质量评价方法的思考。

向日葵HaFATA基因的生物信息学和表达分析

FATA编码脂酰-酰基载体蛋白硫酯酶A,将质体中以脂酰-ACP形式存在的脂肪酸水解成游离的脂酰-CoA和酰基载体蛋白。为了解向日葵HaFATA基因编码蛋白的结构、功能及基因表达特性,对HaFATA编码蛋白进行生物信息学和基因表达分析。预测HaFATA为碱性且为亲水性蛋白,二级结构主要是无规则卷曲,预测亚细胞定位于叶绿体。系统进化分析表明,HaFATA与同属菊科的莴苣(Lactuca sativa L.)和水飞蓟(Silybum marianum L.)FATA进化关系近,序列相似性分别为90%、87%。HaFATA表达分析结果显示,HaFATA在向日葵种子中表达最高,其次为在管状花和叶中,在茎、舌状花和根中不表达,在发育的种子中,HaFATA除在开花后12 d表达相对较低,在其他6个发育时期表达均较高,表明其对于种子发育和油脂积累可能具有重要作用。

基于生物信息学方法分析动静脉内瘘成熟机制中铁死亡的关键基因

目的动静脉内瘘(arteriovenous fistula,AVF)是血液透析患者首选的血管通路,但低成熟率严重影响终末期肾病患者的治疗。影响AVF成熟的分子机制目前仍不完全清楚。方法从Gene Expression Omnibus(GEO)数据库中下载AVF血管组织基因表达数据集(GSE220796和GSE119296),从FerrDb数据库获取铁死亡数据集,鉴定差异的铁死亡相关基因(ferroptosis-related genes,FRGs),并进行功能富集分析、蛋白质-蛋白质相互作用网络及枢纽基因鉴定,应用ROC曲线分析其诊断功效。通过免疫细胞浸润分析、转录因子预测及竞争内源性RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)网络,研究低氧诱导因子1α(hypoxia-inducible factor-1alpha,HIF1A)潜在的生物学机制。结果共鉴定出70个差异FRGs(45个上调基因和25个下调基因)。功能富集分析提示对营养水平的反应、细胞对低氧水平的反应、调节平滑肌细胞增殖及叉头盒蛋白O(forkhead box protein O,FoxO)信号通路参与AVF成熟过程。鉴定出10个重要的枢纽基因,其中HIF1A在成熟AVF血管组织中高表达。ROC分析显示HIF1A评估AVF成熟的AUC为0.926。HIF1A与AVF血管组织中激活状态的树突细胞(r=0.663,P=0.003)及激活状态的肥大细胞(r=0.644,P=0.004)呈正相关。预测到叉头盒蛋白M1(forkhead box protein M1,FOXM1)为调控HIF1A表达的转录因子,并成功构建了一个包含71个长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)、62个微小RNA(microRNAs,miRNA)和1个信使RNA(messenger RNA,mRNA)的竞争内源性RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)网络。结论AVF成熟过程中血管组织中存在铁死亡,HIF1A是AVF成熟的潜在生物标志物。本研究为揭示HIF1A可提高AVF成熟的临床策略提供了理论依据。

芍药PlHDR基因的克隆及生物信息学分析

为了预测芍药4-羟基-3-甲丁-2-烯基二磷酸还原酶(PlHDR)基因的功能,以芍药叶为材料,基于RT-PCR技术克隆了芍药PlHDR基因并对其进行了序列分析,用生物信息学软件预测了PlHDR的物理化学性质及结构特征。结果表明,芍药PlHDR基因cDNA全长1559 bp,共编码462个氨基酸,分子量52.11 kDa,等电点为5.46;芍药PlHDR与喜树HDR亲缘关系最近,氨基酸相似性高达87.45%;芍药PlHDR是定位于叶绿体内的亲水性蛋白,不存在跨膜结构域及信号肽,含有5个糖基化位点和50个磷酸化位点;二级结构中α-螺旋和无规则卷曲分别占比48.48%和29.22%;3D结构预测为单体;芍药PlHDR与HDS、DXR、CDPMEK、MK和MVD1等蛋白存在相互作用。本研究报道了芍药PlHDR基因序列并对其进行了生物信息学分析,为进一步开展该基因在芍药萜类物质合成中的功能研究奠定了基础。