面向药物发现和精准医疗的基因表达谱分析

作为功能基因组学中重要的组成部分,基因表达谱在生物学、医学和药物研发等多个领域发挥着重要作用.特别是随着精准医疗概念的提出,整合多组学数据用于个性化医疗是未来的发展趋势.本文从基因表达谱的基本概念出发,重点介绍面向药物发现的基因表达谱分析方法,即基于关联图谱的方法、基于基因调控网络的方法和基于多组学数据整合的方法.系统整理了各种方法的研究进展,特别是在抗癌药物研发领域的最新进展,为利用基因表达谱数据进行药物研发提供方法借鉴.     

辐射诱导的染色质拓扑关联结构域层级变化及其在细胞辐射响应中的作用

基因组三维结构在基因表达调控中发挥重要作用,染色质拓扑关联结构域(topologically associated domain,TAD)是DNA复制和基因转录的基本功能单位,也是DNA损伤修复的功能单元,在辐射诱导的DNA损伤修复中发挥重要作用。近期研究表明,TAD并非是完全独立的结构单元,其内部常呈现多层级结构,对基因表达具有重要调控作用。为探究TAD多层级结构在细胞辐射响应中的作用,本研究使用TAD层级结构识别算法OnTAD对Gene expression omnibus数据库中5Gy X射线照射的淋巴细胞、成纤维细胞和毛细血管扩张性共济失调突变(ataxia telangiectasia mutated,ATM)基因缺陷的成纤维细胞,共26个样本的Hi-C(high-through chromosome conformation capture,Hi-C)数据进行分析,发现辐射后细胞的TAD层级结构出现规律性变化,高层级TAD缺失较多,低层级TAD相对保守;辐射诱导的TAD层级结构变化通过调节基因表达参与细胞辐射响应;ATM是辐射诱导TAD层级结构变化和恢复的重要因子。本研究为从TAD多层级结构角度理解基因组三维结构在细胞辐射响应中的作用提供了新思路。     

多组学大数据整合分析揭示早期胚胎发育过程中基因表达调控信息的变化规律

摘要 目的：探究哺乳动物早期胚胎发育过程中基因表达调控信息的变化规律。方法：收集小鼠早期胚胎发育各时期的RNA-seq,ATAC-seq,MethylC-Seq和H3K4me3 ChIP-seq数据进行整合分析,观察小鼠早期胚胎发育各时期转录因子表达量的变化,计算各时期基因表达量与转录因子结合位点数量及染色质可及性的相关性,筛选各时期表达量前10%的基因,统计其表达量和转录因子占比,并进行启动子可及性分析。根据前期报道的转录因子三节点调控网络,对早期胚胎各时期转录因子调控网络的富集模式进行分析。根据多组学数据分析结果,推测早期胚胎发育调控过程中转录因子和表观遗传修饰信息的共调控模型。结果：转录因子数量和调控关系变化以及染色质可及性、DNA甲基化修饰、组蛋白修饰等表观遗传修饰共同调控早期胚胎发育各时期的基因表达,这些因素在不同时期发挥不同程度的调控作用。结论：转录因子和表观遗传修饰在早期胚胎发育过程中动态调控基因表达。