糖尿病肝脏基因表达谱代谢学分析

目的:探讨糖尿病患者肝脏与正常对照肝脏基因表达谱的变化,并进行代谢通路生物信息学分析.方法:应用Affymetrix的Human Genome U133A array芯片检测糖尿病肝脏组织(n=2)和正常对照肝脏组织(n=2)的基因表达谱变化,通过DAVID分析平台对芯片监测到的表达上调的基因进行KEGG通路分析,并用RT-PCR验证部分基因的表达情况.结果:以比值大于2或小于-2为准,共有492条基因明显上调,820条基因明显下调;在差异表达明显的前20位基因中,涉及氧化应激、免疫炎症反应和脂代谢.KEC-G代谢通路分析显示:该差异表达基因谱符合2型糖尿病的发病机制,其差异表达明显基因的代谢通路涉及胰岛素信号通路、脂代谢、补体和凝血系统、糖代谢、粘附功能和细胞因子和受体的相互作用.RT-PCR证实差异表达明显基因SOD2mRNA和CRPmRNA确实表达明显上调.结论:糖尿病肝脏与正常肝脏组织基因表达谱的变化在代谢通路上主要表现为在糖、脂代谢和胰岛素信号通路、补体和凝血系统等的改变,肝脏在糖尿病发病机制中的作用可能与其参与糖脂代谢和胰岛素的作用异常有关.     

实验室饲养和野外生存条件下东方田鼠肠道菌群的多样性

目的探讨实验室饲养和野外生存条件下东方田鼠肠道菌群的分布和差异。方法应用高通量测序技术测定实验室饲养和野外捕捉东方田鼠的肠道细菌16S rDNA-V4-V5区序列,统计操作分类单元(OTUs)数量,分析菌群物种丰度、分布及差异性。结果稀疏曲线表明取样数量合理,测序充分。在门水平,实验室饲养和野外生存的肠道菌群分布和占比基本相似,实验组有1个独有的门,即黏胶球形菌门(Lentisphaerae),野生组有3个独有的门,分别是梭杆菌门(Fusobacteria)、奇古菌门(Thaumarchaeota)和未分类的门,丰度差异最大的为软壁菌门(Tenericutes)。在属水平,野外东方田鼠肠道细菌较实验室饲养的丰富,丰度差异最大的为瘤胃球菌属(Ruminococcus)。结论获得了实验室饲养和野外生存条件下东方田鼠肠道菌群结构和差异性,进一步充实了东方田鼠基础生物学数据。     

Affymetrix基因表达谱芯片在新疆维吾尔族与汉族胰腺癌组织样本间差异表达基因筛选中的运用

目的:运用基因表达谱芯片筛选并分析新疆维吾尔族与汉族胰腺癌组织样本间的差异表达基因。方法:收集我院2014年1月至2016年6月间行手术切除的维吾尔族与汉族胰腺导管细胞癌组织并提取总RNA,选取经Nanodrop 2000与Agilent 2100仪器质检合格的样本总RNA采用Affymetrix基因表达谱芯片筛选出差异表达基因并绘制统计图,运用基因本体(GO)分析及信号通路(Pathway)分析对这些差异表达基因的生物信息进行汇总分析。结果:通过基因表达谱芯片分析,新疆维吾尔族与汉族胰腺癌组织样本间共检测到1063个基因存在差异表达,在维吾尔族胰腺癌标本中显著上调表达的基因共281个,差异表达倍数最高的为IGLV1-44基因(差异倍数:9.99)下调表达的基因共782个,差异表达倍数最高的为CPB1基因(差异倍数:33.76);在Gene Ontology数据库中共检索到815个上述差异表达基因具有明确的GO分类,差异表达倍数最高的为CPB1基因(差异倍数:33.76);Pathway分析中共检测到30条信号通路包含有上述差异表达基因,共涉及196个基因,其中以FAK信号通路差异表达基因富集程度最高,差异表达倍数最高的基因为COL11A1基因(差异倍数:5.02)。结论:基因表达谱芯片分析结果显示,在新疆维吾尔族与汉族胰腺癌组织样本间存在大量的差异表达基因,这些基因与胰腺癌的增殖分化、侵袭转移及多药耐药等特性密切相关,且参与了多条生物体内重要信号转导通路的调控。     

多效生长因子相关基因的生物信息学分析

目的:用生物信息学方法分析多效生长因子(PTN)潜在的分子功能。方法:利用由美国亚利桑那癌中心提供的生物信息学数据库,对前期用小鼠全基因组表达谱芯片检测到的Ptn相关基因进行生物信息学分析,通过GO Terms分析这些基因所属的功能群体,用Pathway Miner分析这些基因参与调控的信号通路。结果:370个由芯片检测得到的Ptn相关基因中,在GO Terms数据库中找到231个基因,其中参与细胞成分构成的基因占31.83%,具有分子功能的基因占35.34%,而参与生物学过程的基因占32.83%;在Pathway Miner数据库中找到105个基因。这些基因相关的信号通路有230条,分别属于细胞和调控过程通路以及代谢通路。结论:PTN是一个重要的细胞因子,可能参与机体的免疫与防御反应、炎症反应,以及细胞的增殖、凋亡调控等。     

smc5基因敲除斑马鱼肝脏转录组学分析

摘要 目的：探讨smc5基因敲除对斑马鱼肝脏基因表达谱的影响,进一步明确smc5突变对斑马鱼代谢的影响。方法：用CRISPR/Cas9技术构建smc5基因敲除斑马鱼模型,取3个月的smc5^-/-和野生型斑马鱼肝脏进行转录组测序,创建基因表达谱文库,观察smc5基因敲除后斑马鱼肝脏基因表达谱的变化,将筛选出的差异表达基因进行功能富集,并运用荧光定量PCR对KEGG通路中显著的差异表达基因进行验证。结果：成功构建出7号外显子上2碱基缺失造成移码突变的smc5基因敲除斑马鱼模型。RNA-seq发现smc5^-/-斑马鱼的肝脏基因表达谱变化显著,包含p53的多个通路激活,如细胞周期和凋亡。糖酵解、脂肪酸降解与代谢、丙酮酸代谢等相关通路显著下调。荧光定量PCR结果与RNA-seq结果一致。结论：smc5基因敲除下调斑马鱼肝脏糖脂代谢。本研究结果为进一步研究SMC5基因在糖脂代谢调控中的潜在机制奠定基础。     

MAPK信号通路基因在小鼠肝再生中的表达谱变化

为了分析丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-Activated Protein Kinases,MAPK)信号通路基因在肝再生中的表达图谱,以及探讨MAPK信号通路在肝再生中的作用,文章利用四氯化碳(Carbon Tetrachloride,CCl4)诱导的小鼠肝损伤再生模型对MAPK信号通路基因的表达进行检测.首先,采用CCl4腹腔注射的方法建立小鼠肝损伤再生模型,通过肝脏切片HE染色和测定血清中谷丙转氨酶活性确认模型的质量,然后,在注射CCl4后的第0、0.5、1.5、4.5、7 d分别采集小鼠肝脏样本,应用Affymetrix公司的小鼠基因表达芯片,检测MAPK信号通路中93个基因的差异表达图谱,并用荧光实时定量PCR法验证芯片检测的结果.结果表明,在芯片检测到的93个MAPK信号通路基因中,有31个在肝再生中有不同程度差异表达,且经荧光实时定量RT-PCR检测的结果与基因芯片的结果相符合.基因表达谱芯片技术可以筛选出肝再生中差异表达的基因,在小鼠肝再生中的第0.5和1.5 d,MAPK信号通路中表达水平上调的基因增多,而在第4.5和7 d,则表达水平下调的基因明显增多.这一结果表明MAPK信号通路对肝再生不同阶段的双重调控作用.     

2型糖尿病早期大鼠外周神经节基因表达谱分析

糖尿病神经病变(Diabetic neuropathy,DN)是糖尿病在神经系统发生的多种并发病变的总称。文章旨在筛选2型糖尿病早期大鼠外周神经节差异表达的基因。采用Illumina大鼠基因表达芯片,比较糖尿病模型与非糖尿病大鼠外周神经节基因表达谱差异。结果表明,全基因组12 604个已知基因中,158个基因差异表达。糖尿病组与非糖尿病组相比,87个基因表达上调,71个表达下调。对差异表达的基因进行GO分析,发现上调基因所参与的最显著(P<0.001)的几个生物学过程都与神经细胞骨架及运动功能有关;下调基因所参与的最显著的生物学过程主要与"对病毒/生物刺激/其它生物的反应"有关。KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)分析显示,差异表达的基因所参与的最显著(P<0.001)的生物学通路为代谢通路。结果表明:高血糖可导致糖尿病大鼠外周神经节代谢紊乱;高血糖可能通过免疫炎症反应、改变神经细胞骨架及运动功能相关的基因的表达,继而损害外周神经节的结构和功能。     

利用表达谱芯片数据筛选不同表达丰度的内参基因

目的基于表达谱芯片的检测结果,筛选多个内参基因,用于小家鼠肝脏组织中具有不同表达丰度基因的定量检测。方法应用表达谱芯片技术,完成小鼠肝脏组织的表达谱检测;依据基因表达丰度将基因分为3组,并进一步通过变异系数(coefficient of variation,CV)组内筛选候选内参基因;采用实时荧光定量PCR技术(realtime quantitative polymerase chain reaction,q PCR)和ge Norm软件确定内参基因。结果表达谱芯片成功采集超过60000个小鼠肝脏组织中转录本的表达量数据,并将之分为低、中、高3个组合。最终筛选了低表达Casp2和Lrrc14、中表达Nrd1和Trpc4ap、高表达Atp5a1和Clu,共6个内参基因。结论基于表达谱芯片数据筛选的6个内参基因,可适用于q PCR技术准确定量小家鼠肝组织转录组中不同表达丰度基因的表达量。     

利用基因芯片技术研究两品种鸡脂肪组织差异表达基因

应用包含9024条鸡cDNA的表达谱芯片,对从两品种鸡脂肪组织抽提及纯化的mRNA进行芯片杂交,并对基因表达谱进行分析,旨在筛选高脂肉鸡和白耳蛋鸡脂肪组织差异表达的基因,探讨造成两品种体脂性状差异的分子生物学机理。结果按差异显著阳性标准分析,共筛选出差异表达基因67条,主要涉及脂类代谢、能量代谢、细胞骨架构成、转录和剪接因子以及蛋白质合成与分解等相关基因,此外,还筛选出一些尚未在GenBank上登陆的序列,推测可能是未知的新基因,它们在鸡脂类代谢的过程所起到的作用还需进一步实验证明。     

利用基因芯片技术筛选秦川牛公牛与阉牛肌肉组织差异表达基因

为了筛选秦川牛公牛和阉牛肌肉组织差异表达的基因,探讨二者肉质差异的分子生物学机理,文章利用Affymetrix公司生产的牛基因组芯片技术,分别检测了3头36月龄秦川牛公牛与阉牛背最长肌肌肉组织的mRNA表达水平变化;运用Significance Analysis of Microarrays(SAM)法对秦川牛公牛和阉牛基因表达谱进行了差异分析;并通过分子注释系统平台(MAS2.0)对差异表达基因进行了功能富集类分析和调控通路分析;最后应用实时定量PCR技术对部分差异表达基因进行了验证。基因表达谱分析结果显示,在36月龄秦川牛的肌肉组织中,共检测到约11000个探针,代表大约10000个基因。共筛选出差异表达基因143条,主要涉及胶原纤维的组织和合成、细胞粘附、细胞生长调控、泛素介导的蛋白分解代谢和横纹肌收缩等生物学过程;在分子注释系统数据库中注释到的显著调控通路为细胞外基质受体反应、细胞通讯、焦点粘连和紧密连接等;所验证的差异表达基因的荧光定量PCR结果与芯片结果基本一致。结合已有的文献报道,文章初步认为ECM受体反应、细胞通讯、焦点粘连、紧密接头等调控通路及COL3A1、COL1A1、COL1A2、SPP1、FBN1、MMP2、ECM1、MYH3、MYH8、S100A4、ASPN、CFD等基因可能是参与调控秦川牛阉割前后肉质性状差异的重要调控通路和基因。此外,还筛选出一些尚未在GenBank上登陆的序列,推测可能是未知的新基因,它们在牛肉质代谢过程中的作用还需进一步的研究证明。     

东方田鼠肝脏cDNA 文库的构建及部分克隆序列分析

东方田鼠(Microtus fortis)隶属于啮齿目仓鼠科(Cricetidae)田鼠亚科(Microtinae)田鼠属(Microtus),主要分布于我国西北、东北及南方16个省区.     

Apoptosis governs the elimination of Schistosoma japonicum from the non-permissive host Microtus fortis

The reed vole, Microtus fortis, is the only known mammalian host in which schistosomes of Schistosoma japonicum are unable to mature and cause significant pathogenesis. However, little is known about how Schistosoma japonicum maturation (and, therefore, the development of schistosomiasis) is prevented in M. fortis. In the present study, the ultrastructure of 10 days post infection schistosomula from BALB/c mice and M. fortis were first compared using scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. Electron microscopic investigations showed growth retardation and ultrastructural differences in the tegument and sub-tegumental tissues as well as in the parenchymal cells of schistosomula from M. fortis compared with those in BALB/c mice. Then, microarray analysis revealed significant differential expression between the schistosomula from the two rodents, with 3,293 down-regulated (by ≥ 2-fold) and 71 up-regulated (≥ 2 fold) genes in schistosomula from the former. The up-regulated genes included a proliferation-related gene encoding granulin (Grn) and tropomyosin. Genes that were down-regulated in schistosomula from M. fortis included apoptosis-inhibited genes encoding a baculoviral IAP repeat-containing protein (SjIAP) and cytokine-induced apoptosis inhibitor (SjCIAP), genes encoding molecules involved in insulin metabolism, long-chain fatty acid metabolism, signal transduction, the transforming growth factor (TGF) pathway, the Wnt pathway and in development. TUNEL (terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling) and PI/Annexin V-FITC assays, caspase 3/7 activity analysis, and flow cytometry revealed that the percentages of early apoptotic and late apoptotic and/or necrotic cells, as well as the level of caspase activity, in schistosomula from M. fortis were all significantly higher than in those from BALB/c mice.     

日本血吸虫童虫裂解物对东方田鼠肝脏T7噬菌体展示cDNA文库的筛选及阳性克隆分析

东方田鼠对血吸虫具有天然抗性。为筛选和分析东方田鼠抗血吸虫抗性相关基因, 以日本血吸虫童虫可溶性裂解物为探针, 筛选东方田鼠肝脏噬菌体展示cDNA文库。经三轮筛选, 特异性噬菌体得到有效富集(375倍)。随机挑取92个克隆进行序列测定, 获得了19条有效EST序列。其中13个条EST序列与已知基因或表达序列标签同源, 6个EST序列与已知基因或表达序列标签均无同源性, 为新的表达序列标签。将19个EST序列的阳性噬菌体克隆和血吸虫童虫共培养, 其中4号(GenBank Accession No.: EW968294)、13号(GenBank Accession No.: EW968303)、14号(GenBank Accession No.: EW968304)、15号(GenBank Accession No.: EW968305)、18号(GenBank Accession No.: EW968308)克隆均诱导了显著的杀虫效果。综合生物信息学分析结果及体外杀伤试验结果, 编码CASP8和FADD类似性细胞程序性死亡调节蛋白、a-2-HS-糖蛋白、M4蛋白、具有R3H结构域的一种mRNA结合蛋白以及三种未知蛋白的编码基因(14、15、18号克隆)可能是东方田鼠抗血吸虫病抗性相关基因。为进一步研究东方田鼠抗血吸虫机理奠定了基础。     

日本血吸虫童虫裂解物对东方田鼠肝脏T7噬菌体展示cDNA文库的筛选及阳性克隆分析

东方田鼠对血吸虫具有天然抗性。为筛选和分析东方田鼠抗血吸虫抗性相关基因, 以日本血吸虫童虫可溶性裂解物为探针, 筛选东方田鼠肝脏噬菌体展示cDNA文库。经三轮筛选, 特异性噬菌体得到有效富集(375倍)。随机挑取92个克隆进行序列测定, 获得了19条有效EST序列。其中13个条EST序列与已知基因或表达序列标签同源, 6个EST序列与已知基因或表达序列标签均无同源性, 为新的表达序列标签。将19个EST序列的阳性噬菌体克隆和血吸虫童虫共培养, 其中4号(GenBank Accession No.: EW968294)、13号(GenBank Accession No.: EW968303)、14号(GenBank Accession No.: EW968304)、15号(GenBank Accession No.: EW968305)、18号(GenBank Accession No.: EW968308)克隆均诱导了显著的杀虫效果。综合生物信息学分析结果及体外杀伤试验结果, 编码CASP8和FADD类似性细胞程序性死亡调节蛋白、a-2-HS-糖蛋白、M4蛋白、具有R3H结构域的一种mRNA结合蛋白以及三种未知蛋白的编码基因(14、15、18号克隆)可能是东方田鼠抗血吸虫病抗性相关基因。为进一步研究东方田鼠抗血吸虫机理奠定了基础。     

东方田鼠胚胎成纤维细胞永生化细胞系的建立

目的建立东方田鼠胚胎成纤维永生化细胞系,为全面研究东方田鼠抗日本血吸虫机制以及开展不同动物成纤维细胞间比较研究奠定基础和提供细胞实验材料。方法运用脂质体介导的基因转染法将pSV3neo质粒导入第3代东方田鼠胚胎成纤维细胞,经G418筛选抗性克隆并扩大培养,建立永生化细胞系;用PCR检测细胞株中SV40T基因的整合,RT-PCR鉴定SV40T基因在转染细胞中的表达;绘制东方田鼠胚胎成纤维永生化细胞生长曲线。结果阳性细胞克隆已扩大培养并稳定传代50代,经鉴定SV40T抗原已整合到东方田鼠胚胎成纤维细胞中且稳定表达。结论成功建立东方田鼠胚胎成纤维永生化细胞系。     

Cx43基因敲除鼠胚心脏近端流出道组织中Galpha13信号通路基因的差异表达

目的研究Cx43基因剔除(Cx43KO)小鼠胚胎心脏近端流出道组织中基因表达谱的改变,筛选可能导致Cx43KO小鼠流出道梗阻的相关基因。方法以胎龄(embryonic day,ED)14.5天的Cx43KO和野生型(Cx43WT)鼠胚心脏近端流出道部分为研究对象,分别提取总RNA,逆转录成cDNA;并在体外转录为cRNA,同时进行生物素标记及片段化;再与Affymetrix-4302.0基因芯片进行杂交。杂交信号经扫描后,应用相关生物信息软件分析基因表达情况。结果与Cx43WT组相比,Cx43KO组中表达上调2倍以上的基因共有287个,表达下调2倍以上的基因有199个。其中表达差异的基因参与转录调控、细胞周期等主要生理过程。进一步筛查表达差异1.5倍以上的基因发现,Galpha13信号通路上的多个基因在Cx43KO组有明显变化。结论利用基因芯片技术初步筛选出与Cx43KO鼠胚心脏近端流出道发育有关的多个基因,其中Galpha13信号通路上的相关基因可能与Cx43KO小鼠流出道梗阻的发生有关。     

Gene expression profile in immunologically injured liver cell of mice

To study the gene expression profiles between immunologically injured liver cell and normal liver cell of mice and to screen on a large scale the differentially expressed genes associated with the formation of liver injury, the experimental mice were randomly divided into the normal group for controlling and the immunologically liver-injured group induced by BCG and LPS. The liver mRNA of the two groups were extracted respectively and reversely-transcribed to cDNA with the incorporation of different fluorescence (Cy3, Cy5) labeled dUTP as the hybridization probes. The mixed probes were hybridized to the cDNA microarray chips. The fluorescent signal results were acquired by scanner ScanArray 4000 and analyzed with software GenePix Pro 3.0. Among the 14112 target genes, 293 genes were found to be significantly differentially expressed, in which 188 genes were up-regulated and 105 genes were down-regulated. Based on the analysis of biological functions of those differentially expressed genes, it was indicated that the occurrence and development of mouse liver damage induced by BCG and LPS were highly correlated with the processes of immune reactions, cell synthesis, metabolism, apoptosis and transportation in liver cell, which might be quite important for elucidating the regulatory network of gene expression associated with the liver damage, also important for finally discovering the pathogenic mechanisms of immunological liver damage.     

Gene expression profile in immunologically injured liver cell of mice

To study the gene expression profiles between immunologically injured liver cell and normal liver cell of mice and to screen on a large scale the differentially expressed genes associated with the formation of liver injury,the experimental mice were randomly divided into the normal group for controlling and the immunologically liver-injured group induced by BCG and LPS.The liver mRNA of the two groups were extracted respectively and reversely-transcribed to cDNA with the incorpora-tion of different fluorescence(Cy3,Cy5) labeled dUTP as the hybridization probes.The mixed probes were hybridized to the cDNA microarray chips.The fluorescent signal results were acquired by scanner ScanArray 4000 and analyzed with software GenePix Pro 3.0.Among the 14112 target genes,293 genes were found to be significantly differentially expressed,in which 188 genes were up-regulated and 105 genes were down-regulated.Based on the analysis of biological functions of those differentially expressed genes,it was indicated that the occurrence and development of mouse liver damage induced by BCG and LPS were highly correlated with the processes of immune reac-tions,cell synthesis,metabolism,apoptosis and transportation in liver cell,which might be quite im-portant for elucidating the regulatory network of gene expression associated with the liver damage,also important for finally discovering the pathogenic mechanisms of immunological liver damage.     

东方田鼠感染日本血吸虫后的病理与相关基因表达改变

目的研究东方田鼠感染日本血吸虫后肝、肺组织病理改变及相关基因表达差异,为进一步研究东方田鼠抗血吸虫机制提供依据。方法东方田鼠感染日本血吸虫尾蚴(2000条/只),取对照组东方田鼠和感染血吸虫后第6、10、15、20、30天肺、肝组织样品,HE染色后进行病理观察,并提取肺和肝总RNA,对Lyz、RT1-Db1、Cd74、C1qa、Thra、Igf1基因进行实时荧光定量PCR检测,比较其在肝脏和肺脏的动态表达水平。结果东方田鼠感染血吸虫后6～10d,肺部有大量出血点,肝细胞空泡变性,肝窦高度扩张,肺和肝组织内血管周围及管腔均有大量嗜酸性粒细胞及少量中性粒细胞、巨噬细胞等炎性细胞浸润,至第20天逐渐恢复。从感染后第6天开始,Lyz、RT1-Db1、Cd74基因在肺和肝内表达均明显上调,在第20天后逐渐恢复,C1qa基因在肺内表达上调,Thra基因在肺内表达下调,Igf1基因肝内表达下调。结论在东方田鼠抗血吸虫感染的过程中,嗜酸性粒细胞发挥了非常重要的作用,相关基因在东方田鼠抗血吸虫感染的过程中可能发挥一定的作用。