CREB5在大肠癌转移中的调控机制

大肠癌转移过程中所涉及的细胞信号调控网络非常复杂, 寻找调控网络中的关键调控点对阐明大肠癌转移机制以及寻找药物治疗靶点均具有重要意义。研究表明, CREB5 (cAMP responsive element binding protein 5)可能为大肠癌转移相关信号调控网络中的关键基因。文章基于大肠癌表达谱数据, 根据CREB5基因表达值的大小对大肠癌的相关分子事件进行了富集分析, 发现这些分子事件与肿瘤转移密切相关。根据CREB5能够和c-Jun结合成为异二聚体的特点, 联合分析转录因子AP-1结合位点的富集情况, 筛选出在CREB5基因高表达组中表达上调、具有AP-1结合位点、且属于癌症通路的基因16个, 这些基因所构成的分子网络与细胞迁移功能类相关度最高。细胞迁移功能类主要由5个基因——CSF1R、MMP9、PDGFRB、FIGF和IL6所构成, 因此CREB5可能是通过调控这5个关键基因进而促进大肠癌的转移。     

乳腺癌致病microRNA调控网络的识别与生物信息学分析

目的:构建并解析乳腺癌致病microRNA(miRNA)调控网络,探究其在乳腺癌发生发展中的调控机制。方法:整合TCGA、ENCODE、Fantom等公共数据库资源,得到miRNA、转录因子和基因候选调控关系数据,结合差异表达、变异系数与PCA,构建乳腺癌miRNA调控网络,解析调控网络的度中心性与聚类系数,使用DAVID进行功能富集分析,构建Cox回归模型作生存曲线。结果:共识别miRNA调控网络262个,其中包含5个显著差异表达miRNA,8个转录因子和130个基因。通过功能富集分析发现这些miRNA靶基因显著参与细胞周期、细胞分化、细胞生长、转移等转录后调控的肿瘤生物进程,并与FoxO信号通路、p53信号通路、基因监测通路等信号通路高度相关。通过分析生存曲线发现hsa-mir-144与hsa-mir-133a-2显著与乳腺癌患者生存相关。结论:识别的乳腺癌致病miRNA调控网络中miRNA之间有相互作用,且网络整体功能不仅受hub网络影响,也受元件自身特性影响,这些miRNA靶基因显著富集于肿瘤相关生物学进程与信号通路中。     

大肠癌转移相关分子标签的筛选

目的:筛选与转移相关的大肠癌分子标签.方法:本文通过对大肠癌表达谱数据进行分析,按照表达谱中大肠癌转移情况,组织学分化程度以及患者生存时间进行显著性分析,将与大肠癌转移相关的具有显著性意义的基因群进行聚类,通过主成分分析以及自组织映射的方法计算出差异表达基因中,起着主体分类作用的基因群.结果:筛选出与肿瘤组织分化程度以及患者生存时间相关的差异表达基因,进行功能富集,并筛选出了一批与大肠癌转移密切相关的重要基因,这些基因对大肠癌早期诊断,及时治疗,预后评估有着重要意义.结论:细胞代谢,趋化因子信号通路和细胞因子受体等分子事件与大肠癌分化程度密切相关,是否发生转移与大肠癌的预后生存期密切相关.     

肝癌细胞HepG2中增强子的识别及生物信息学分析

目的:整合增强子特征识别肝癌细胞HepG2增强子,并对其保守性、GC含量、转录因子调控、靶基因功能等进行分析,以期解析肝癌细胞增强子参与的调控网络。方法:通过整合H3K27ac、H3K4me1和H3K4me3组蛋白修饰及DNaseⅠ高敏位点的Chip-seq数据预测HepG2中的增强子,计算每个增强子的平均Phast Cons分数和GC含量,评估整体增强子的保守性与GC含量,整合ENCODE转录因子结合位点数据寻找转录因子-增强子调控,使用GREAT和DAVID分别对增强子和增强子的靶基因进行GO与KEGG通路功能富集分析。结果:共识别2254个肝细胞癌增强子,1432个增强子靶基因,135个转录因子的9983个增强子结合位点;比较随机位点靶基因,发现增强子显著正调控靶基因的表达;保守性与GC含量分析表明增强子具有显著高的保守性与GC含量,并存在C-T/C-T/C-T-G模式的motif;增强子功能分析显示增强子显著富集于蛋白结合、酶结合、转录因子结合、RNA聚合酶Ⅱ结合等已知增强子功能,增强子GO与KEGG通路功能富集分析表明增强子靶基因显著参与细胞增殖、细胞凋亡、细胞周期调控和细胞迁移等肿瘤相关的生物进程与信号通路。结论:识别的肝细胞癌增强子具有显著高的保守性与GC含量,受多种转录因子调控,对其靶基因起正调控作用并且显著富集于肿瘤相关生物学进程与信号通路中。     

基于基因表达谱分析的乙肝阳性转移性肝细胞癌的分子机制分析

本研究旨在筛选与乙肝阳性转移性肝细胞癌相关的基因并揭示其潜在的分子机制。利用GEO数据库中GSE364数据集,筛选在肝内扩散转移组和门静脉癌栓转移组都差异表达的基因,DAVID对差异表达基因进行GO与信号通路富集分析,并用STRING和Cytoscape构建蛋白互作网络,随后用mi Rwalk 2.0筛选可能参与肝细胞癌转移的miRNAs,构建miRNA-枢纽基因调控网络。之后使用Smoami R DB 2.0和c Bio Portal分析枢纽基因突变与circRNA和肝细胞癌预后的关系。我们获得在肝内扩散转移组和门静脉癌栓转移组都差异表达的基因701个,富集分析发现这些基因主要涉及血管生成和血管内皮生长因子信号转导等信号通路。从构建的蛋白互作网络中获得参与蛋白互作模式1的15个枢纽基因,GO分析发现其主要参与RNA加工、代谢、剪接等生物过程。构建的miRNA-枢纽基因调控网络中有4个miRNA参与两个枢纽基因的调控,此外肝细胞癌中SRSF1基因有突变并可转录为hsa_circ_0044757,SNRNP200基因突变与患者预后相关。本研究发现的差异表达基因和枢纽基因,有助于我们认识乙肝相关性肝细胞癌转移的分子机制,并可作为新的用于诊断和预后判断的分子标志物。     

基于生物信息学方法识别非小细胞肺癌(NSCLC)潜在治疗靶基因

本研究运用生物信息学方法识别非吸烟女性非小细胞肺癌(NSCLC)潜在的靶基因,并从分子水平探索其潜在的发病机制。从GEO数据库下载非吸烟女性非小细胞肺癌相关基因芯片数据集,经癌症组和癌旁对照组差异表达基因识别,并利用R软件对差异基因进行层次聚类分析,DAVID进行基因本体(gene ontology)和KEGG通路富集分析,STRING和Cytoscape软件构建蛋白-蛋白交互(PPI)网络,以及运用PASTAA分析,识别NSCLC相关转录因子,构建转录因子-基因共表达网络。结果表明,185个基因在NSCLC中差异表达,其中40个上调,145个下调;通过PASTAA分析识别出5个NSCLC基因相关转录因子。差异基因与胶原分解代谢过程、炎症反应的正调控等生物过程密切相关,基因的产物主要参与蛋白质细胞外基质、胶原三聚体等细胞组分,且主要发挥调节金属内肽酶活性、肝素结合和调节受体活性等分子功能;KEGG通路富集分析表明差异基因显著富集到胞外基质-受体信号通路、粘着斑信号通路、PPAR信号通和PI3K-Akt信号通路等,与非小细胞肺癌的发生发展密切相关。通过生物信息学方法,最终筛选到4个NSCLC关键基因:IL6、MMP1、COL1A1、CD36,其可能是非吸烟女性NSCLC潜在的治疗靶点。     

基于转录组的肝豆状核变性调控网络的构建和分析

本研究旨在利用生物信息学方法构建经铜诱导的ATP7B基因敲除HepG2细胞系的转录调控网络。探讨关键转录因子在肝豆状核变性发生、发展中的潜在作用机制。收集公共基因表达数据库（gene expression omnibus,GEO）中包含野生型、ATP7B基因敲除型、铜诱导的野生型和铜诱导的ATP7B基因敲除型HepG2细胞系数据。筛选由铜诱导产生的差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）后进行基因本体论（gene ontology,GO）、京都基因和基因组百科全书（Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG）富集分析。基于蛋白相互作用网络,识别疾病关键基因和功能模块,并对关键功能模块中的基因进行富集分析。最后,构建转录调控网络,筛选核心转录因子。共筛选出1 034个差异表达基因,其中上调525个,下调509个。上、下调关键功能模块分别包括了3 785个和3 931个基因。关键功能模块中的基因主要定位于细胞-基质连接、染色体、剪接复合体、核糖体等区域,共同参与了mRNA加工、组蛋白修饰、RNA剪切、DNA代谢调节、蛋白磷酸化等生物学过程,且与转录共调控活性、DNA转录因子结合、泛素样蛋白连接酶结合等分子功能相关。KEGG分析表明功能模块中的基因显著富集的通路包括乙型肝炎、有丝分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase,MAPK）信号通路、细胞衰老和凋亡、神经营养信号通路和神经变性途径等。肝豆状核变性转录调控网络包括11个差异表达转录因子和96个差异表达基因,其中U2AF1、NFRKB、FUS、MAX、SRSF1、CEBPA和RXRA为核心差异表达转录因子。该研究为肝豆状核变性转录调控相关分子的生物学功能研究提供了重要的参考依据。     

采用系统生物学方法分析乳腺癌转移中Runx2对细胞外基质重塑的调节机制

摘要细胞外基质(extracellular matrix,ECM)重塑是癌细胞迁移的关键步骤.本研究基于乳腺癌组织的基因表达谱数据,采用系统生物学方法推测乳腺癌转移中Runx2对细胞外基质重塑的调节机制.采用相关性分析程序分析49例乳腺原发癌和15例淋巴结转移癌组织的基因表达谱数据,筛选与Runx2呈相关性表达的基因,结果得到与ECM重塑相关的候选基因52个,包括ECM成分11个,ECM降解酶及其抑制剂8个,细胞信号分子33个.利用转录调节因子结合序列数据库搜索候选基因启动子区的Runx2结合模序,筛选其中Runx2转录调控的ECM重塑相关基因,并判断可能调节Runx2的上游信号分子;文献检索实验证实的与Runx2有相互调节关系的基因,并基于Runx2上游调控信号分子和下游转录调节基因的分析,构建得到以Runx2为中心的ECM重塑的生物学调控网络.WNT和TGF/BMPs是启动Runx2表达的主要信号通路,Runx2通过转录调节ECM组分、ECM降解酶及其抑制剂和信号分子调节ECM重塑,促进癌细胞完成转移的生物学过程.     

三阴性乳腺癌相关miRNA筛选及其靶基因的生物信息学分析

应用生物信息学方法筛选并分析三阴性乳腺癌（triple-negative breast cancer,TNBC）相关miRNA及其靶基因,为TNBC的研究提供潜在的分子靶点。采用GEO2R分析TNBC相关miRNA芯片数据集,筛选差异表达倍数最大的5个上调和5个下调miRNA。miRWalk、TargetScan和miRDB预测靶基因并进行Veen分析取交集。利用DAVID对靶基因进行GO富集分析和KEGG通路分析。利用STRING数据库构建蛋白互作网络,并结合Cytoscape构建miRNA-靶基因调控网络,从而筛选出关键的miRNA及其关键靶基因。利用GEPIA2数据库对靶基因进行生存分析。GEO2R筛选出486个差异miRNA,上调和下调的miRNA分别有298个和188个。对差异倍数最大的5个上调和5个下调miRNA的靶基因进行富集分析显示,靶基因主要参与ErbB信号通路、癌症中转录调控紊乱和cGMP-PKG信号通路等。miRNA-靶基因调控网络显示,表达上调的关键miRNA为miR-611,其关键靶基因为CDC27、UBE2D2、UBR1、SPSB1、HERC2和RLIM;表达下调的关键miRNA为miR-1205,其关键靶基因为WSB1、FBXL8、UBE2W、PTPN11、ARF6、DNAJC6和COPS2。生存分析表明,UBR1（P=0.007 2）和PTPN11（P=0.029）表达上调可显著降低TNBC患者的整体生存率。经筛选获得的关键miRNA及其关键靶基因可作为潜在分子标记物用于TNBC的早期诊断、治疗靶点选择和预后判断,并为后续的研究提供参考依据。     

转化生长因子-β信号传导的Smad通路

转化生长因子-β(TGF-b)的信号传导主要通过激活Smad通路实现, Smads复合物与靶基因启动子结合完成对基因转录的调控作用. 多种转录共激活因子和转录共抑制因子与Smads直接结合, 从而协同参与Smads与基因启动子的结合以及对基因转录的调控. 泛素-蛋白水解酶复合体通路(UPP)对Smads的降解是Smad通路的终止机制. TGF- β也能激活MAPK通路等其他信号通路. Smad通路和其他信号通路之间的对话构成了TGF-β信号传导的复杂调节网络.     

大肠癌转移相关基因表达调控的生物信息学分析

大肠癌是常见的消化道恶性肿瘤,在中国呈逐年上升的趋势。对大肠癌发生发展转移的研究能够指导临床治疗,对研发新药也有着重要意义。本文通过对表达谱数据进行分析,通过表达谱差异数据进行功能富集,研究了大肠癌转移前的早期原发肿瘤的转录调控特点以及远隔器官转移后的大肠癌的转录调控特点,筛选出了部分能够受到多重调控并在转移后肿瘤组织中高表达的关键基因,通过对这些基因相互作用关系研究,构建出转移后关键基因相互作用调控网络,为大肠癌的治疗提供更多潜在靶点。     

乳腺癌转移相关基因表达调控网络的线性微分方程模型的初步研究

初步构建乳腺癌转移相关基因表达调控网络的线性微分方程模型,并分析模型的可靠性和生物学意义. 采用基因芯片技术,分别对30例伴有淋巴结转移的乳腺癌组织及其相应淋巴结转移癌组织进行基因表达谱的比较,选择差异基因通过线性微分数学方法构建表达调控网络模型. 差异表达基因共27个,其中Ratio > 3的明显上调基因14个,而Ratio < 0.33的明显下调基因13个. 比较伴有淋巴结转移的乳腺癌组织和其相应淋巴结转移癌组织,分析筛选了27个表达差异基因,应用数学线性微分方程方法初步构建乳腺癌转移相关基因表达调控网络的线性微分方程模型,通过分析模型中重要节点、通路的生物学意义,判定网络的数学特性,初步表明,调控网络的可靠性和乳腺癌转移的形成是与多基因、多通路异常引起的细胞恶性转化相关.     

基因芯片技术筛选转SlNAC1基因拟南芥差异表达基因

研究已表明植物特有的一些NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子可提高植物抗逆性,利用基因芯片技术筛选转SlNAC1基因拟南芥与野生型拟南芥间差异表达基因,能够为研究转基因拟南芥非生物胁迫抗性相关基因提供依据。结果显示,在转SlNAC1基因拟南芥43 604个基因中有3 046个差异表达2倍以上的基因。对差异表达5倍以上基因经过GO富集度统计学分析表明,细胞组分相关基因占33.05%;分子功能相关基因占33.95%;生物学过程相关基因占33.00%。对差异表达2倍以上基因进行KEGG信号通路分析,结果表明有2 431个基因涉及到88个不同的信号通路。通过筛选获得转基因拟南芥非生物胁迫抗性相关候选基因,为后续研究NAC转录因子的下游基因及其调控网络的构建提供方向和理论支撑。     

Wnt/β-catenin信号通路对靶基因转录的调控

Wnt/β-catenin信号通路又被称为经典Wnt信号通路,在早期胚胎发育、成体组织稳态维持、干细胞干性调控和肿瘤发生等过程中均发挥重要作用.经典Wnt信号通路的核心信号转导因子β-catenin与核内转录因子TCF/LEF家族成员结合后,通过募集或替换一系列协同作用因子,诱导染色质结构变化,调控Wnt信号靶基因的转录.本文将从Wnt信号靶基因转录调控的基本模式、分子机制、表观遗传学调控和意义等方面,总结近年来有关Wnt信号靶基因转录调控的研究成果,方便读者更好地理解Wnt信号通路靶基因的转录调控.     

基于数据挖掘分析microRNAs在冠状动脉支架内再狭窄中的调控机制

目的:通过寻找支架内再狭窄相关的循环microRNAs(miRNAs)及其作用靶基因,阐释miRNAs在经皮冠状动脉介入治疗的同时带来的支架内再狭窄(ISR)中的网络调控作用及机制。方法:由美国NCBI的GEO公共数据平台下载GSE60959中的miRNAs芯片数据,通过GeneSpringGX芯片分析软件分析得到ISR患者和对照组之间差异表达的循环miRNAs;采用miRNAs靶基因预测算法TargetScan和miRanda预测差异表达miRNAs的靶基因,通过DAVID平台和KEGG数据库分析得到靶基因所参与的信号通路;用GSE46560的mRNA芯片数据分析得到ISR患者较非ISR患者循环mRNAs差异表达谱,用来验证miRNAs调控ISR所作用的靶基因;采用Cytoscape软件构建基于miRNAs-信号通路、miRNAs-靶基因的共表达网络。结果:与对照组相比,ISR组存在131个差异表达循环miRNAs,其中上调41个。前5个上调miRNAs分别是miR-1183、miR-512-5p、miR-187-5p、miR-144-3p和miR-1225-5p。5个miRNAs的预测靶基因共6587个,信号通路富集分析显示这些基因主要参与的信号通路包括MAPK signaling pathway、ErbB signaling pathway、Wnt signaling pathway、Focal adhesion、Neurotrophin signaling pathway和Regulation of actin cytoskeleton。进一步对mRNAs芯片进行差异分析显示,与对照组相比,ISR患者差异循环mRNAs共171个,其中最可能受上述5个miRNAs调控的基因共43个。构建的共表达网络显示,miR-512-5p是作用靶基因和参与信号通路最多的miRNAs。结论:ISR患者循环miRNAs和mRNAs表达谱均存在改变,多个差异表达miRNAs通过作用于多个靶mRNAs,进而影响多个信号通路的活性,最终对ISR的发生、发展形成网络调控作用。     

β-catenin调控小鼠肾脏发育的基因表达谱富集分析

敲除β-catenin基因的第3号外显子可使其过表达。以往很多研究主要通过基因表达谱分析β-catenin过表达对肾脏发育产生的影响,并鉴定了多个关键基因。但相关通路及相关通路间的共表达模式(co-expression pattern)很少被涉及。本研究选取公共数据库GEO(gene expression omnibus)中和小鼠β-catenin过表达肾脏转录组密切相关微阵列(microarray)数据集作为研究对象,并进行GSEA(gene set enrichment analysis)分析,筛选相关转录因子。我们鉴定出了63条被β-catenin上调的通路如Notch信号通路(Notch signaling pathway),以及43条被下调的通路如ABC转运体(ABC transporters)等通路。最终,我们构建了包含有核心基因和转录因子如STATs的相关通路共表达网络,我们的研究结果将帮助我们更好地在全基因组层面上了解β-catenin对于小鼠肾脏发育的调控作用。     

小儿脓毒症休克相关基因的筛选及网络构建

为探究脓毒症休克与SIRS的差异表达基因及网络的构建,筛选潜在的核心基因,从GEO数据库下载相关基因表达谱GSE26378,数据分为脓毒症休克与SIRS各29个样本,通过在线软件GCBI对其进行标准化及差异基因筛选;对差异基因进行GO分析;基于KEGG进行功能通路分析以及基因信号网络分析;差异基因共表达网络分析。结果表明:两组中总共有1 456个基因被识别为差异基因(P0.05),与SIRS组相比,脓毒症休克组中有条859条下调基因,597条上调基因。GO功能富集分析显示差异基因主要参与了细胞周期、细胞免疫、细胞代谢。KEGG功能通路分析显示差异基因主要参与了MAPK信号通路、P53信号通路、wnt信号通路、细胞凋亡信号通路,细胞周期受体信号通路等。共表达分析发现基因CCNB1、NUSAP1、OIP5、SHCBP1、ZWINT、TOP2A、DLGAP5等位于网络中央部位,而基因信号网络分析发现基因PLCB1、PIK3CA、STAT3、CAMK2D、PRKCB、CREB1位于网络核心。基因芯片分析有助于发现脓毒症休克与SIRS患儿外周血单核细胞在转录组学上的改变,而生物信息学网络分析有助于发现潜在的靶点。     

植物干旱胁迫的信号通路及相关转录因子研究进展

植物对干旱环境的适应是一个复杂的生物学过程,涉及多条信号通路的交叉调控。其中,通过转录因子发挥的调控在植物的抗旱过程中起着至关重要的作用。目前参与植物干旱胁迫反应的转录因子主要有AP2/EREBP、MYB、NAC、bZIP和WRKY等。研究表明,单个转录因子可以激活或抑制大量下游靶基因的转录,而单一的靶基因又受到不同转录因子的调控,转录因子之间的串扰现象在植物干旱调控网络中普遍存在。该文总结了近年来国内外有关植物干旱胁迫响应中涉及的主要信号通路［ABA信号通路、Ca²⁺信号通路和促有丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)级联信号通路等］,并对以上5种转录因子的结构特点、分类以及它们对干旱胁迫的调控作用进行综述,同时对今后的研究方向进行了展望。     

基于网络药理学和分子对接探索桑白皮治疗糖尿病周围神经病变的潜在机制

本研究运用网络药理学和分子对接方法对中药桑白皮治疗糖尿病周围神经病变(DPN)的活性成分、潜在作用靶点和信号通路进行研究,探索桑白皮治疗DPN的可能作用机制。首先从中药系统药理学数据库(TCMSP)筛选出桑白皮的活性成分及靶点基因。通过GeneCards数据库及OMIM数据库筛选出DPN的疾病靶点基因,并用Cytoscape软件构建“药物-有效成分-靶基因-疾病”中药调控网络图。将有效成分靶标与疾病靶标上传到STRING数据库,构建蛋白互作网络图(PPI),并使用R语言对得到的PPI进行核心基因的筛选。运用R语言对关键靶点进行GO富集分析和KEGG通路富集分析。其次从活性成分及靶点基因中根据degree值筛选出前3个关键成分,并将该网络中的基因靶点以degree值高低进行排序,选择前3个核心靶点,然后从RCSB数据库下载相关蛋白的结构,使用Pymol软件去除溶剂分子与配体,使用AutoDock软件进行分子对接。最后通过酶联免疫吸附实验和荧光光谱实验验证网络药理学富集分析的结果。最终预测到31个桑白皮活性成分,312个活性成分相关靶点,120个桑白皮-糖尿病周围神经病变共同有效靶点。活性成分中度值最高的为槲皮素,其次为山柰酚。PPI网络核心基因为转录因子AP-1(JUN)、丝裂原活化蛋白激酶1(MAPK1)、转录因子p65(RELA)、丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶1(AKT1)、白介素6(IL-6)等;GO富集分析显示会影响基因的转录、细胞因子表达和蛋白激酶活性等;KEGG通路富集分析显示AGE-RAGE信号通路、流体剪切力和动脉粥样硬化为显著性最高的通路,其次为卡波西肉瘤相关疱疹病毒感染、MAPK信号通路、人巨细胞病毒感染、TNF信号通路。分子对接结果显示关键成分中槲皮素与对应靶点具有较好的结合活性。酶联免疫吸附实验提示桑白皮能够降低IL-6和TNF-α的表达,荧光光谱实验证实桑白皮能够减少AGEs。可见中药桑白皮治疗糖尿病周围神经病变具有多成分、多靶点、多功能、多通路的作用特点,其潜在的作用机制可能与AGE-RAGE信号通路、肿瘤坏死因子信号通路等有关。