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RNA-seq研究胶质母细胞瘤中差异表达基因及蛋白相互作用网络

本研究基于RNA-seq数据分析了胶质母细胞瘤中的差异表达基因,并对差异表达基因进行了功能(GO term)和通路(KEGG)富集分析。进一步通过蛋白相互作用网络挖掘了胶质母细胞瘤的调控机理。结果表明,405个基因在肿瘤组织中差异表达(p-value≤0.05,|log FC|≥1.5),其中216个(53.3%)基因上调,189个(46.6%)基因下调。基因本体(gene ontology,GO)富集结果表明,这些差异表达基因参与了离子转运,神经冲动传递,细胞信号转导和细胞粘附等。此外,KEGG通路富集结果表明,差异基因参与了许多重要的生物学通路,包括ECM受体相互作用、黏着和钙信号等通路。进一步的蛋白相互作用网络分析鉴定了5个关键的hub基因,包括PTK2B、CDK1、FN1、CCND1和FOS。这5个关键基因对于胶质母细胞瘤的发生和发展可能起到了关键作用,可以作为潜在的调控位点和筛选的标志物。     

上皮间质转化与干细胞自我更新和分化

上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）是指上皮细胞失去连接和极性转变为间质细胞的过程,这一现象普遍存在于胚胎发育、创伤愈合、器官纤维化以及肿瘤转移。在胚胎早期发育和晚期发育过程,例如着床、原肠运动、心血管发育等事件中有EMT和间质上皮转化（mesenchymal-epithelial transition,MET）的参与。EMT和MET参与调控干细胞表型变化、细胞迁移运动,是细胞差异分化和三维组织构建的重要机制。EMT的重要标志是细胞黏附分子表达由E-钙黏着蛋白(E-cadherin)向N-钙黏着蛋白(N-cadherin)转换。E-钙黏着蛋白通过与β-联蛋白、p120-联蛋白、α-联蛋白联合,影响Wnt、小GTP酶超家族等信号通路活化,调控细胞骨架运动。TGFβ、Notch、Wnt、BMP、FGF等信号通路,Snail、Twist、Zeb等转录因子,联合表观修饰酶,协同参与EMT的启动和调控。体外研究模型表明,E-钙黏着蛋白参与干细胞自我更新;而体细胞重编程可视为MET,重编程因子辅助体细胞获得E 钙黏着蛋白表达。体外研究发现,EMT及相关分子（例如E-钙黏着蛋白、Snail、Twist、Zeb等）参与了早期三胚层分化及晚期特定细胞类型的形成。对EMT机制的研究有助于理解和改善干细胞体外诱导分化效率,促进类器官的构建和诱导。     

家族性双侧大结节性肾上腺增生症生物标志物的生信分析

为寻找与家族性双侧大结节性肾上腺皮质增生症发展有关的潜在治疗靶点和生物标志物。从GEO数据库中下载GSE171558数据集,筛选受家族影响的肾上腺结节与正常的肾上腺组织之间的差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs),并进行基因功能富集分析和蛋白质-蛋白质相互作用网络分析。通过Cytoscape v3.9.1软件中的插件cytoHubba筛选出关键基因,进一步经NetworkAnalyst分析TF-miRNA共调控网络和蛋白质-化合物相互作用。共鉴定出336个DEGs,这些基因主要富集在细胞粘附过程、细胞增殖的正调节过程和RNA加工过程等生物过程,并涉及钙信号通路、PI3K-Akt信号通路和cAMP信号通路等。通过cytoHubba插件获得5个hub基因,经验证分析,多功能蛋白聚糖(Versican,VCAN)、双糖链蛋白聚糖(Biglycan,BGN)被认为是家族性双侧大结节性肾上腺皮质增生症的潜在生物标志物。进一步的GSEA分析结果显示,VCAN主要与丁酸代谢、ECM-受体相互作用和类固醇生物合成等有关。BGN主要涉及剪接体、皮质醇的合成和分泌和类固醇生物合成等。利用NetworkAnalyst分别展示了生物标志物与miRNA和已知化合物的相互作用网络。VCAN和BGN基因可作为家族性双侧大结节性肾上腺皮质增生症的潜在生物标志物,这些基因特征和通路可能是家族性双侧大结节性肾上腺皮质增生症患者新的治疗靶点。     

运动调控糖尿病骨病相关信号通路的研究进展

糖尿病是一种以高血糖为主要特点的慢性代谢疾病。长期患有1型和2型糖尿病的患者可能会出现骨骼并发症或"糖尿病性骨病",包括骨质减少、骨质疏松、骨关节病变和低应力骨折的发生率增加。腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)和叉头转录基因(FoxO)在糖脂代谢及骨代谢中具有重要调节作用。AMPK是mTOR和FoxO的上游调控因子,AMPK和PI3K/Akt都可以调节mTOR和FoxO1,而能量消耗是激活PI3K/Akt的因素之一,即AMP/ATP的值改变可以激活PI3K/Akt。运动能够介导上述三条通路调控糖尿病骨病,但不同形式不同负荷的运动对糖尿病骨病相关信号通路作用不一,其中运动强度是关键因素。该文查阅国内外大量文献,总结了此三者在糖尿病骨病中的调节机制,通过探讨运动介导此三者对糖尿病骨病的影响,试图为糖尿病骨病的预防和治疗提供新的理论依据。     

HBV感染者肝细胞样本的关键基因和信号通路的生物信息学挖掘

为探究乙型肝炎病毒(Hepatitis B virus,HBV)感染后肝细胞基因表达和信号通路的改变情况,从Gene Expression Omnibus(GEO)数据库中下载了HBV感染者肝细胞样本制作的基因表达谱数据集GSE83148,进行质量检测、数据标准化后筛选出差异表达基因,进一步做GO和KEGG富集分析以及基因网络相互作用分析,筛选关键基因和信号通路。从HBV感染样本中筛选出fold change≥2,p-value0. 05的上调差异表达基因44个,GO分析获得关键基因BAK1和TP63,差异表达基因网络互作获得5个位于枢纽位置的基因:NDUFS1、NDUFS2、COX7B、ATP5B、OPA1。KEGG分析获得关键信号通路有:乙型肝炎信号通路、病毒癌变信号通路、Fox O信号通路、PI3K-Akt信号通路。本研究筛选出的多数基因与线粒体和氧化呼吸链有关,造成这一现象的具体机制还需进一步探究。     

有氧耐力训练对大鼠骨骼肌线粒体功能及PI3K-Akt蛋白的表达影响

目的:观察有氧耐力训练大鼠骨骼肌线粒体磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B(PI3K-Akt)信号通路的表达情况。方法:将36只大鼠随机分为3组(n=12):对照组、有氧耐力训练组和一次性力竭组。分组干预结束后,检测各组大鼠骨骼肌线粒体膜电位(MMP)水平、琥珀酸脱氢酶(SDH)和细胞色素C氧化酶(COX)活性,利用Western blot法测定组织中磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)和蛋白激酶B(PKB或Akt)的磷酸化水平。结果:与对照组相比,一次性力竭组大鼠MMP、SDH和COX活性水平、磷酸化PI3K和磷酸化Akt蛋白水平明显降低(P0.05);而有氧耐力训练组大鼠上述指标均显著高于一次性力竭组(P0.05),与对照组比无明显差异。结论:有氧耐力训练对大鼠骨骼肌线粒体具有保护作用,其机制可能与活化PI3K-Akt信号通路有关。     

PI3K/AKT信号通路调控Myogenin和MCK基因的表达

骨骼肌分化过程受多个信号通路调控, PI3K/AKT信号通路是其中最重要的信号转导通路之一。PI3K/AKT信号通路可以调控骨骼肌分化, 但在染色质水平上的调控机制还不是很清楚。文章以小鼠成肌细胞(C2C12)为研究材料, 采用免疫印迹、染色质免疫共沉淀(Chromatin immunoprecipitation, ChIP)、定量PCR (Q-PCR)的方法研究PI3K/AKT信号通路调控Myogenin和MCK基因的表达。研究发现, C2C12细胞分化过程中添加PI3K/AKT信号通路激活剂处理24 h, Myogenin和MCK蛋白表达水平显著升高, 组蛋白H3K27me3去甲基化酶UTX的表达也升高, H3K27me3在Myogenin基因启动子区和MCK基因启动子及增强子区的富集与对照组相比显著降低。用PI3K/AKT信号通路抑制剂处理, 结果相反。因此, PI3K/AKT信号通路可能通过调控组蛋白去甲基化酶UTX的表达活性改变靶基因的H3K27me3的富集进而调控骨骼肌分化。     

PI3K 与乙型肝炎病毒宫内感染的相关研究

慢性乙型肝炎病毒(Hepatitis B virus,HBV)感染是全世界关注的公共卫生问题。我国是乙肝高流行区,每年约有150万乙肝病毒携带者分娩,近半数胎儿通过母婴垂直传播感染乙肝。由于婴幼儿期感染乙肝后形成的免疫耐受,往往成为慢性甚至终身携带者,逐渐发展为肝硬化、肝癌。近年来的研究发现,PI3-Akt信号通路与妊娠生及或病理过程关系密切,在感染HBV的胎盘组织中发现PI3K-Akt信号通路中相关蛋白表达异常增高,且HBx Ag干扰该通路调节凋亡功能。推断HBx Ag通过调节PI3K-Akt信号通路活性影响胎盘功能,是HBV宫内感染的一种重要分子机制。为今后阻断HBV宫内感染提供新的研究方向。     

绵羊不同发育阶段背最长肌组织中可变剪接的鉴定与分析

可变剪接(Alternative splicing,AS)是动植物体内蛋白质多样性和遗传多样性的重要调控机制。为鉴定和分析绵羊不同发育阶段背最长肌组织中可变剪接,对多浪绵羊妊娠90日龄胎儿(F90)、出生后30日龄羔羊(L30)和成年3岁羊(A3Y)的背最长肌组织进行转录组测序,利用rMATS软件鉴定样品中的可变剪接事件和差异剪接基因(Differential splicing gene,DSG),并对DSG进行GO和KEGG功能富集分析。结果表明,绵羊背最长肌组织在F90、L30和A3Y时期分别鉴定出13 923、11 959和12 164个可变剪接事件,其中外显子跳跃(Skipped exons,SE)的比例最高,约为70.69%,5'端可变剪接位点(Alternative 5'splice sites,A5SS)、3'端可变剪接位点(Alternative 3'splice sites,A3SS)、互斥外显子(Mutually exclusive exons,MXE)和内含子保留(Retained introns,RI)的比例分别约为7.28%、11.18%、5.96%和4.84%。在F90_vs_L30、F90_vs_A3Y和L30_vs_A3Y比较组中分别鉴定到2 545、2 689和1 701个显著的差异剪接基因(P0.05)。GO和KEGG功能富集分析显示,差异剪接基因显著富集到横纹肌发育、肌肉结构发育、肌细胞分化、肌膜、胰岛素信号通路、Wnt信号通路、MAPK信号通路等与肌肉发育密切相关的通路上。上述结果表明可变剪接在背最长肌发育中发挥重要作用。     

胰腺癌中CDK1的表达与预后的生物信息学分析

为探讨胰腺癌的发病机制并为胰腺癌的防治提供生物信息学依据,用GEO2R在线工具分析GSE16515中胰腺癌患者肿瘤组织和相应正常组织的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),通过DAVID数据库对DEGs进行GO分析和KEGG通路富集分析,然后通过STRING数据库构建蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)网络,用Cytoscape软件进行关键基因(hub基因)筛选和功能模块分析,并在GEPIA数据库对hub基因进行验证,用CCLE数据库检测靶基因在胰腺癌组织及细胞系中的表达水平。分析结果显示胰腺癌中筛选出的376个DEGs主要涉及细胞周期、p53信号通路、蛋白质消化吸收、ECM-受体相互作用、PI3K-Akt信号通路、血小板激活信号通路。GEPIA数据库验证结果显示10个hub基因均在胰腺癌组织中高表达,其中8个hub基因与胰腺癌患者的不良预后有关。CCLE数据库检测结果显示周期蛋白依赖性激酶1 (cyclin-dependent kinase 1, CDK1)在胰腺癌组织和细胞中均有较高的表达水平。本研究结果表明CDK1可能与胰腺癌的发生发展最为相关,为进一步探究胰腺癌的发病机制提供了生物信息学依据。     

H7N9和H1N1流感病毒感染BV2细胞的差异表达miRNA初步分析

筛选鉴定H7N9病毒感染BV2细胞的特异聚类microRNA(miRNA)并初步探讨这些miRNA的可能致病机制。H7N9和H1N1流感病毒感染BV2细胞,分别收集12 h、24 h和48 h的细胞并提取总RNA。并利用高通量测序技术进行miRNA测序,同时比较鉴定不同病毒特异性miRNA。筛选出了10个H7N9病毒特异聚类miRNA,其中有3个miRNA被miRBase数据库所收录。这些特异聚类miRNA调控诸多信号通路的信号传导,比如Ras信号通路、PI3K-Akt信号通路、MAPK信号通路、轴突导向和癌症相关基因等。该研究为miRNA调控H7N9禽流感病毒的致病机制提供了科学基础。     

基于蛋白互作网络识别非小细胞肺癌相关基因功能模块

本研究对非小细胞肺癌(non-small cell lung carcinoma,NSCLC)基因表达数据进行差异表达分析,并与蛋白质相互作用网络(PPIN)数据进行整合,进一步利用Heinz搜索算法识别NSCLC相关的基因功能模块,并对模块中的基因进行功能(GO term)和通路(KEGG)富集分析,旨在探究肺癌发病分子机制。蛋白互作网络分析得到一个包含96个基因和117个相互作用的功能模块,以及8个对NSCLC的发生和发展起到关键作用候选基因标志物。富集分析结果表明,这些基因主要富集于基因转录催化及染色质调控等生物学过程,并在基础转录因子、黏着连接、细胞周期、Wnt信号通路及HTLV-Ⅰ感染等生物学通路中发挥重要作用。本研究对非小细胞肺癌相关的基因和生物学通路进行预测,可用于肺癌的早期诊断和早期治疗,以降低肺癌死亡率。     

REV感染DF-1细胞分泌外体的生物信息学分析

该研究探讨了REV感染DF-1细胞分泌外体携带表达差异的蛋白质和微RNA(micro RNA,mi RNA),及其基因功能和参与的信号通路,为病毒致病机制研究提供了基础。通过蛋白组学和转录组学检测技术,筛选病毒感染组与对照组DF-1细胞分泌外体的差异蛋白质和mi RNA,并利用在线软件数据库对其进行GO功能富集和KEGG信号通路分析。结果筛选到101个差异表达蛋白质,其中56个表达上调,45个表达下调,共参与155条信号通路,参与蛋白质最多的是肿瘤相关通路;并筛选到3个表达上调的mi RNA,其中mi RNA-155、mi RNA-146a-3p编码的靶蛋白(整合蛋白)与差异蛋白质肌动蛋白相关2/3复合体(actinrelated 2/3 complexs,Arp2/3)共同参与肌动蛋白细胞骨架信号通路;差异蛋白质及mi RNA编码靶基因均含有病毒成分,并参与细胞信号转导、免疫、黏附、运动、生物调节等过程。该研究结果表明,REV感染DF-1细胞来源外体表达差异的蛋白质和mi RNA及其参与的生物学过程和信号通路与肿瘤形成密切相关,外体途径可能在REV致瘤机制中具有重要作用。     

Kallistatin结构功能与信号通路

Kallistatin是一种丝氨酸蛋白酶抑制剂.早期研究发现,它能与组织激肽释放酶结合并抑制其活性,随后kallistatin的抗血管生成、抗炎、抗肿瘤、抗氧化等功能也逐步被发现.Kallistatin有2个主要功能结构域:反应中心环和肝素结合结构域,各自发挥不同的作用.Kallistatin通过肝素结合结构域竞争性抑制血管内皮生长因子(VEGF)和肿瘤坏死因子与它们的受体结合,进而起到抗血管生成和抗炎作用.近年研究发现,kallistatin的多种功能由不同信号通路介导,主要为PI3K-Akt信号通路和TNF-α-NF-κB信号通路.此外,kallistatin还通过丝裂原活化激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)等信号通路发挥作用.本文就目前研究的kallistatin的结构功能及其在PI3K-Akt、TNF-α等多种信号通路中的调节功能和作用机制进行阐述.     

桩蛋白的结构与功能

桩蛋白(paxillin)是近年来发现的一种信号蛋白,主要定位于黏着斑,包含LD模体、LIM结构域、SH2和SH3结合结构域,在整个分子中还散在着多种磷酸化位点,共同构成了桩蛋白的多结构域性结构。桩蛋白分子本身的酶活性尚不清楚,但很可能作为细胞内的一种接头蛋白与多种功能蛋白质结合。另外．作为黏着斑的重要组成部分,桩蛋白不仅参与了整合蛋白介导的信号转导和黏着斑的组装,在细胞黏附和迁移过程中也发挥了重要作用。     

肥胖诱导的骨骼肌萎缩机制研究进展

骨骼肌是人体氨基酸和蛋白质的主要贮存、代谢库,其正常功能和代谢过程受到多种病理因素的影响。骨骼肌萎缩发生于骨骼肌稳态严重失衡状态下,对患者生活和社会医疗造成了沉重负担。近年来,由于世界肥胖人群数量激增,肥胖诱导的骨骼肌萎缩正日益成为公共卫生的严峻挑战之一。肥胖诱导的骨骼肌萎缩过程涉及多种信号分子或通路的改变,如泛素蛋白酶系统、自噬溶酶体系统、胰岛素/IGF1-PI3K-Akt、肌肉生长抑制素、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子等;这些信号分子或通路在肥胖状态下被激活或抑制后,可共同影响蛋白质合成/分解平衡进而造成骨骼肌萎缩。基于上述信号分子或通路,系统总结并讨论了肥胖诱导的骨骼肌萎缩机制,以期为寻找缓解/治疗肥胖诱导的肌萎缩靶点和进一步开发利用天然植物化学物提供理论依据。     

葡萄籽原花青素通过PI3K/Akt信号通路抑制氧化应激诱导的H9c2心肌细胞凋亡

为了探讨葡萄籽原花青素(grape seed proanthocyanidin, GSP)对心肌细胞的保护作用及机制,通过CCK-8法评估细胞活力,采用Western-blot分析评估GSP对凋亡相关蛋白质(cleaved caspase-3、Bax和Bcl-2)和PI3K/Akt通路相关蛋白质(p-PI3K、PI3K、p-Akt和Akt)表达水平的影响,并使用TUNEL染色和Hoechst 33258染色评估H9c2心肌细胞凋亡情况。结果显示, GSP可以抑制H₂O₂诱导的H9c2心肌细胞的细胞毒性和凋亡,使促凋亡蛋白cleaved caspase-3和Bax表达下降,并使抗凋亡蛋白Bcl-2表达水平升高; GSP作用于H9c2细胞后, PI3K和Akt的磷酸化水平增加,使PI3K/Akt信号通路激活。实验结果初步表明, GSP可抑制氧化应激诱导的H9c2心肌细胞凋亡,其作用机制可能与激活PI3K/Akt信号通路有关。     

不同龄期移虫发育的蜂王卵巢蛋白质组学分析（英文）

【目的】探讨移虫龄期对西方蜜蜂Apis mellifera蜂王卵巢发育的分子调控机制。【方法】运用相对和绝对定量同位素标记(iTRAQ)技术对不同龄期移虫培育的蜂王卵巢组织蛋白质进行定量分析,筛选差异表达蛋白。利用蛋白质免疫印迹法对结果进行验证。【结果】iTRAQ定量分析共鉴定到蜂王卵巢组织蛋白质二级图谱452 966个,最终获得3 642个蛋白。GO(Gene Ontology)富集结果表明,不同龄期移虫发育的蜂王卵巢组织差异表达蛋白主要富集在细胞代谢、分裂以及蛋白质合成。Pathway富集分析表明,1龄幼虫期移虫和2龄幼虫期移虫发育的蜂王卵巢组织差异表达蛋白主要富集在碳水化合物代谢、脂代谢和外源降解类群;1龄幼虫期移虫和3龄幼虫期移虫发育蜂王卵巢组织差异蛋白主要富集在有机体发育通路、核糖体通路和溶酶体代谢。与此同时,两个差异表达蛋白即储存蛋白Hexamerin110和Hexamerin70b的蛋白免疫印迹检测结果表明,随着移虫龄期的增加,Hexamerin110和Hexamerin70b的表达量均呈现降低的趋势。【结论】对不同龄期移虫的蜂王之间差异表达蛋白进行鉴定,为进一步研究蜂王生殖发育及级型分化的调控机制提供理论依据。     

髓母细胞瘤基因表达谱芯片关键基因的生物信息学分析

筛选髓母细胞瘤(medulloblastoma, MB)发生发展的关键基因,可为MB分子机制的进一步研究提供生物信息学依据。本文通过下载GEO (Gene Expression Omnibus)数据库GSE50161原始数据,利用R语言对正常脑组织与髓母细胞瘤组织中差异表达的基因进行分析;通过生物信息学分析工具(DAVID、STRING和Cytoscape)对差异基因进行生物学功能和蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)分析,并通过PPI筛选互作调控的关键基因。结果显示,总共筛选出999个差异表达的基因,鉴定了CCNB1、AURKB、MAD2L1、CENPE、KIF2C、BUB1、BUB1B、NDC80、CENPF、CDC20十个关键基因。差异基因生物学功能主要富集于有丝分裂的核分裂、染色体分离、微管蛋白结合、RAGE受体结合等生物过程。KEGG信号通路分析结果显示差异基因主要富集于细胞周期、NF-κB、IL-17和T细胞受体等信号通路。10个关键基因的生物学功能和信号通路主要富集于细胞有丝分裂和细胞周期通路。因此,细胞周期通路对MB的增殖和分裂起着关键性的作用,相关的分子机制值得进一步深入研究。