基于系统药理学的现代中药研究体系

由于系统生物学的高速发展,以及系统生物学对现代药理学领域的深刻影响,近年来正在形成一个新兴的、跨学科分支,即系统药理学(Systems Pharmacology)。然而系统药理学无论在理论和方法上均不成熟。尤其是,如何将系统药理学的思想和理论用于中药研究尚缺乏探索性工作。本文将综述当前系统药理学的最新进展,同时结合研究者的实践,重点介绍如何将药效学、药动学以及网络、组学以及系统分析综合起来,形成一个统一的完整的、可供开展中药药理学、药效学的预测和验证研究的系统模型。从而为从系统水平研究和分析中药和机体的相互作用,以及新药开发、靶点发现、新的治疗策略等提供新的研究方法。文章最后介绍了研究者最新开发的中药系统药理学数据库和分析平台软件。

酵母重复基因在蛋白质互作网络中的分歧进化

【目的】分析全基因组重复后,蛋白质互作网络对重复基因分歧模式的作用机制。【方法】结合高精度的蛋白质互作数据集和具有相同进化年代的重复基因数据集,在全基因组范围关联分析拷贝间进化距离与网络结构的相关性,并通过对拷贝间连接水平的差异程度分类,分析不同阶段网络结构对基因功能的影响。【结果】重复基因两拷贝间的进化距离与其祖先基因在网络中的连接水平呈显著负相关,与重复基因间的连接度差异率呈显著正相关;网络结构完全歧化的重复基因间的非同义替换均值,较未完全歧化的重复基因显著高出30.2%。【结论】网络结构对重复基因的进化起调节作用,网络系统在保持核心稳定的同时,使外围组分发生了更大变化;重复基因在网络结构改变的前期为基因组提供功能冗余,但在网络结构差别较大后,显著增加的突变更有利于基因新功能的产生。

玉米CesA家族的系统鉴定及功能研究

【目的】系统鉴定玉米纤维素合成酶(CesA)家族成员,明确其进化关系及基因功能。【方法】采用系统生物学方法,在全基因组水平上对玉米CesA家族成员进行鉴定,进一步结合基因结构变化对CesA家族成员的进化关系进行系统阐述;通过RNA测序和核糖体图谱,系统分析玉米CesA家族成员响应干旱胁迫的表达模式,并从基因复制角度分析该家族基因的扩增方式,同时基于构建的转录调控网络,对玉米CesA基因的功能进行初步探索。【结果】鉴定出16个玉米CesA家族成员,分为7个子家族,其中有3个是新发现的成员;CesA家族成员在玉米发育过程中对干旱胁迫的响应有明显的组织特异性和发育时期特异性,干旱胁迫对玉米种子发育过程的影响较对植株生长过程的影响大;CesA家族成员在合成纤维素过程中相互协同作用,成员间存在功能冗余。【结论】系统鉴定出了16个玉米CesA家族成员,进一步明确了其彼此之间的功能协作及其在种子发育和植株生长过程中对干旱胁迫的响应程度。

干旱耐受型和敏感型玉米应答干旱的比较转录组学分析

[目的]比较分析干旱耐受型(Han21)和敏感型(B73)玉米自交系响应干旱胁迫的转录组数据,为理解玉米应答干旱胁迫的分子机制提供依据。[方法]利用高通量测序技术获得Han21、B73在正常和干旱条件下的转录组,随后利用一系列生物信息学方法进行转录组数据质控(FastQC)、测序数据与基因组的序列比对(HISAT2)、基因表达定量分析(StringTie)、差异表达分析(edgeR)、转录本转换事件分析(deepTS)以及基因功能富集分析(topGO)。[结果]B73和Han21玉米自交系在正常和干旱条件下的差异表达基因分别有917和2 832条,其中转录因子分别有80和214条;干旱胁迫下,双因素分析发现1 475条基因在B73和Han21中的表达存在显著差异,这些基因参与细胞壁合成、碳水化合物及多糖代谢等生物学过程;1 475条差异表达基因中,B73和Han21分别有28和36条基因发生了TS事件,其中15条基因在B73和Han21中的转录本转换事件呈现出相反的转换模式。[结论]基因和转录本层面的比较转录组研究,有助于发现玉米响应和抵御干旱胁迫的重要候选基因。

基因分型错误对病例对照方法估计疾病外显率可靠性的影响

目的探讨基因分型错误对病例对照方法估计疾病外显率的影响及其程度。方法将描述基因分型错误的数学模型整合到基于病例对照样本的疾病外显率估计中,重点研究基因分型错误对于疾病外显率估计值可靠性的影响。结果基因分型错误的发生可以影响病例对照方法估计疾病外显率的精确度,影响的程度除了与错误发生频率有关外,还与基因型频率,疾病模型等因素有关。结论鉴于致病等位基因在人群中的分布频率通常很低,在估计单个致病基因位点上特定基因型的疾病外显率时,基因分型错误是一个不可忽视的影响疾病外显率估计精确性的重要因素。

基于网络药理学的银杏叶提取物治疗痛风潜在作用机制初探

目的筛选银杏叶提取物中治疗痛风的活性化合物,构建活性化合物-靶标-通路网络,并阐述银杏叶提取物治疗痛风的潜在作用机制。方法建立银杏叶成分-靶点相互作用的随机森林预测模型,对银杏叶化学成分进行靶点预测,然后构建和分析银杏叶"成分-靶点-痛风"复杂网络。结果在已发现的银杏叶的158个化合物中,以类药性(DL)≥0.18和口服生物利用度(OB)≥30为条件,筛选出39个活性化合物,其中包括11个黄酮类化合物和11个萜类化合物;银杏叶中有24个活性化合物所对应的靶点与痛风中49个致病基因相关,揭示了银杏叶中活性成分与相关靶点的分子作用机制。结论银杏叶中的活性化合物可能通过3种方式治疗痛风:减少尿酸的产生、增加尿酸的排泄、抑制NALP3炎症引起的紊乱。