基于Web的水稻芯片数据注释和分析平台

国际水稻基因组测序计划(IEGSP)顺利完成, 水稻基因的研究也进入了后基因组研究阶段. 水稻基因芯片数据注释分析是一项重要的功能基因组学研究内容, 它为理解水稻基因的生物学意义提供了帮助. 本研究开发了一个基于Web的水稻基因芯片数据注释和分析平台(RiceChip), 它比同类的注释数据库更加全面快捷. 本平台共由5个功能模块组成: BioChip模块为水稻基因表达数据提供快速检索和高级检索, 可依次按照Probe Set ID, Locus ID, Analysis Name等字段进行检索; BioAnno模块整合多个生物学数据库, 为水稻基因提供基因功能、蛋白质结构、生物代谢途径以及转录调控等方面的注释信息; BioSeq模块则收集水稻基因组的序列信息, 支持对水稻基因与芯片探针的序列查询; BioView模块是系统图形可视化的核心模块, 提供友好的访问界面与结果输出, 方便研究人员使用; BioAnaly模块结合R/Bioconductor统计分析工具提供高通量芯片数据的在线分析. 本系统从不同的方面依次提供了数据检索、基因注释、序列分析、数据可视化和数据分析等功能, 其数据收集的全面性与功能分析的强大性在同类水稻基因芯片数据注释和分析平台中都较突出.     

基于IgG检测为模型的玻璃介质定量蛋白质芯片的研制及评价

为研制高通量定量检测的蛋白质芯片,以人血清IgG为研究模型,选择戊二醛基修饰的玻片为载体,蛋白质样品溶解于20%甘油的PBS,由机械手将浓度为0.5g/L人IgG单克隆抗体点样在玻片上,人血清白蛋白为阴性对照,以1%的BSA为封闭液对蛋白质芯片进行封闭,并经相应处理,构建用于定量检测人血清IgG蛋白质芯片.先以不同浓度IgG标准品为待测样品,建立蛋白质芯片方法和ELISA方法的标准曲线,两条标准曲线的R2值分别为0.996和0.994(P<0.01).两种方法的检测人IgG结果有很好的相关性(R2=0.9937,P<0.01),其敏感性均在15.625μg/L.用两种方法分别检测10例人血清IgG,结果显示两种方法的检测的IgG浓度有很好的一致性,以玻片为载体的蛋白质芯片可用于微量生物样品的定量检测.     

基因芯片的功能评价与辅助设计软件GeneHubD

为了比较特定的基因芯片的功能偏岐 ,我们研制开发了一个简单实用的基因芯片功能评价与辅助设计软件GeneHubD。通过结合GO、KEGG、BIND、MIPS、Unists数据库的基因功能注释信息 ,该软件有助于实验人员选择或设计合适的芯片开展芯片实验     

MTT方法评价微生物细胞活性的探讨

对MTT比色法用于评价微生物细胞活性进行了探讨。本文以大肠杆菌为模式菌株,研究了不同浓度MTT、不同用量、在不同时间对试验结果OD570值的影响,结果表明细菌数在4.9×107－4.9×108个/mL范围内测出的OD570值与细菌浓度呈良好的正相关,0.5 mg/mL MTT用量20 &#61549;L,反应时间20 min时效果最佳,其相关回归方程为y = 0.1769x + 0.03,R2 = 0.9983。     

青藏高原不同海拔藏药独一味转录组分析

为了研究独一味(Phlomoides rotata)在不同海拔生境下基因表达差异及响应机制,本研究基于NR、 GO和KEGG等数据库进行差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)的注释,以及功能富集分析,获得独一味的DEGs,以及关联的代谢通路,并对注释获得的药用基因进行系统发育分析。结果显示,不同海拔独一味的DEGs,主要富集到植物激素信号转导、氨基酸的生物合成、萜类等次生代谢生物合成途径。其中,有4个基因在低温胁迫响应中起关键作用;鉴定出3个P5βR基因,其中2个基因编码环烯醚萜合成途径中的关键酶。系统发育结果显示,P5βR基因亚家族聚为两个分支(P5βR clusterⅠ和P5βR clusterⅡ)。本研究在转录组水平上发现独一味主要通过多种代谢途径,以及关键基因的调控表达来适应青藏高原高海拔生境。本研究为独一味不同海拔适应机制及独一味耐寒育种提供了数据支撑,为P5βR基因亚家族和环烯醚萜类生物合成的研究奠定基础。     

苏云金芽孢杆菌Cry1Ca7蛋白定点突变对甜菜夜蛾杀虫活性的影响

苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白Cry1Ca7对重要的农业害虫甜菜夜蛾具有较高毒力.[目的]本文的研究目的是通过定点突变的方法获得毒力发生改变的毒蛋白,为下一步研究工作提供有价值的实验材料.[方法]利用重叠引物PCR技术对cry1Ca7基因进行定点突变,获得了10种突变基因,通过生物活性测定的方法确定了各突变基因表达产物对甜菜夜蛾的杀虫活性.[结果]活性降低的突变毒蛋白有G138S,T221D,T221R,N251S,439GGT440,N306R,W376F,R522E和 R570G,其中,位于DomainⅡ内的突变的活性依次是439GGT440相似文献   

星形细胞瘤生存预后相关miRNA-mRNA调控关系对筛选

利用GEO数据库中的芯片数据,筛选与星形细胞瘤生存预后相关的miRNA-mRNA调控关系对,为后续研究提供理论支持.下载芯片数据利用R语言进行差异表达分析,得到星形细胞瘤较正常组织表达显著改变的miRNA与mRNA;通过miRNA靶基因预测,将靶基因与差异表达mRNA取交集,明确mRNA与miRNA之间的关系;利用GE...     

基因表达数据聚类分析技术及其软件工具

随着DNA芯片技术的广泛应用,基因表达数据分析已成为生命科学的研究热点之一。概述基因表达聚类技术类型、算法分类与特点、结果可视化与注释;阐述一些流行的和新型的算法;介绍17个最新相关软件包和在线web服务工具;并说明软件工具的研究趋向。     

重度抑郁症发病机制相关基因的生物信息学分析

本文旨在采用生物信息学方法筛选重度抑郁症发病机制相关基因。以美国国家生物技术信息中心(NCBI)网站GEO公共数据库中GSE98793芯片数据为研究对象,用R语言limma包筛选出116个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),其中上调基因66个,下调基因50个。Gene Ontology(GO)基因功能注释分析结果显示,DEGs主要分布于线粒体内膜、线粒体内,参与铜离子结合、半胱氨酸肽链内切酶活性、白细胞介素-1的细胞应答、蛋白质加工等生物过程。KEGG通路富集分析结果显示,DEGs主要富集于氧化磷酸化反应、帕金森病、非酒精性脂肪肝病、阿尔茨海默病和亨廷顿氏舞蹈病等发病机制。蛋白质相互作用网络分析结果显示,54个DEGs编码的蛋白之间存在相互作用。结合上述多种方法的分析结果,UQCRC1、GZMB、NDUFB9、NSF、SLC17A5、CTSH、NDUFB10、UQCR10、ATOX1、CST7和CTSW共11个关键基因被筛选出来,可作为诊断和治疗重度抑郁症的候选基因。综上,本研究通过对重度抑郁症芯片及其DEGs进行深入分析得到关键基因,为揭示抑郁症的分子机制和临床靶向治疗提供了重要的线索。     

基于细胞焦亡PCR芯片分析负重跑训练对增龄大鼠骨骼肌丢失的影响

目的 采用PCR芯片研究细胞焦亡在32周负重跑训练对增龄大鼠趾长伸肌(EDL)丢失进程中的作用。方法 90只SD大鼠分为3组：对照组(C0组，n=10)、增龄不运动组(C组，n=40)和增龄负重跑组(R组，n=40)(着负重袋的跑台训练),C组和R组分别干预8、16、24和32周后取材，即分为C8组、C16组、C24组、C32组、R8组、R16组、R24组和R32组(n=10)。干预后测量大鼠体重和肌肉总量；取EDL称量湿重，HE染色观察肌纤维形态，测试横截面积(FCSA);Western Blot测试细胞焦亡关键蛋白NF-κB、ASC、GSDMD和Caspase1的表达；PCR芯片筛选EDL中的细胞焦亡差异表达基因，qPCR验证芯片结果准确性。结果 (1)C组大鼠体重持续增加，R组大鼠体重相对平稳；C32组肌肉总量及其百分比显著低于C0组；R8组、R24组和R32组肌肉总量百分比显著高于其相应的C组(P<0.05)。(2)R24组和R32组EDL湿重和FCSA分别显著高于C24组和C32组；C组各组FCSA均低于C0组(P<0.05)。(3)C16组和C24组NF-κB、...     

应用基因芯片分析植物内生菌醇提取物处理条件下水稻的基因表达图谱

为探索植物内生菌R(人参)与D(越橘)醇提取混合物RD对水稻的促进生长、增强抗病性的作用机制,采用基因芯片技术对RD处理的水稻基因组进行分析,检测RD处理水稻后差异表达基因。结果显示,检测到差异表达基因1 171个,其中上调表达基因671个,下调表达基因500个。根据基因芯片的试验结果,采用Go注释系统对差异表达基因进行功能注释表明,主要为刺激应答、转录调控、生理功能、结合功能、细胞过程、代谢功能等。代谢途径的变化存在明显差异,表达量上调代谢通路39条,表达量下调代谢途径24条。说明植物内生菌R与D醇提取混合物处理影响水稻性状的表达不是某个基因孤立、单一的作用,而是多方面、多层次共同作用的结果。     

绿眼赛茧蜂转录组分析及嗅觉相关蛋白基因的鉴定

[目的]绿眼赛茧蜂Zele chlorophthalmus是草地螟Loxoste gesticticalis幼虫重要天敌之一.本研究通过构建绿眼赛茧蜂触角转录组数据库,挖掘其与嗅觉相关的蛋白基因,为更好的利用绿眼赛茧蜂防治草地螟发挥其生防潜能提供理论依据.[方法]以Illumina Novaseq 6000高通量测序平台为基础,将绿眼赛茧蜂触角的基因进行转录组测序、组装序列,以及完成其生物信息学的研究分析,并对绿眼茧赛蜂触角的相关嗅觉基因做鉴定分析.[结果]成功构建绿眼赛茧蜂转录组数据库,数据库中的unigenes序列为65228条,N50为3882 bp.使用BLAST软件将绿眼赛茧蜂触角unigenes序列各自和Pfam、Swiss-Prot、NR、COG、KEGG、GO权威数据库进行对比,并完成基因功能相关注释,共注释基因数为18662条,占总数的28.61％.其中,NR数据库获得的注释最多,占总数的24.61％,为15863条,KEGG数据库获得的注释最少,为9612条(14.91％),其他依次为Pfam数据库注释数据库12164条(18.86％)、COG数据库注释15584条(24.17％)、GO数据库注释11634条(18.05％),Swiss-Prot数据库注释达到11634条,为总数的18.86％.借助GO数据库对unigenes的注释,其功能供分为三大类,可以细分49个分支,主要包括分子功能、细胞组分以及生物学过程.通过注释基因功能对嗅觉相关基因进行筛选,共发现151条和嗅觉有关的蛋白基因,包括3个感觉神经元膜蛋白基因、22个离子型受体基因、23个味觉受体基因、83个气味受体基因、6个化学感受蛋白基因、14个气味结合蛋白基因.[结论]成功收集了绿眼赛茧蜂触角转录组相关数据,并对与嗅觉相关的蛋白进行鉴定分析,为深入研究基因功能及嗅觉分子机制提供理论依据.     

Bio-Plex悬浮芯片系统检测两种实验兔白介素基因的差异表达

目的采用液相悬浮芯片系统同时测定实验兔圆小囊中IL-1β、IL-1R1、IL=8、IL-8RA和IL=15各基因的表达情况,并对该方法进行评价。方法利用Affymetrix的Panomics QuantiGene Plex2．0Assay中bDNA信号放大和多磁珠分析技术,来同时检测两种实验兔圆小囊中多重mRNA并定量。建立实验兔免疫相关白介素基因的液相悬浮芯片检测方法。结果可同时检测IL-1β、IL=1R1、IL-8、IL=8RA和IL-15各基因的含量,并发现WHBE兔IL-15基因的相对表达量显著高于JW兔（P〈0．05）,IL-1R1基因的相对表达量显著高于JW兔（P〈0．01）,IL-8RA基因在WHBE兔中的相对表达量也高于JW兔（P〈0．05）。结论建立了实验兔白介素基因的液相悬浮芯片检测方法,WHBE兔的IL-15、IL-1R1和IL-8RA基因表达量较高,可能与WHBE兔独特的免疫学特性有关。     

UniProt蛋白质数据库简介

UniProt(https://www.uniprot.org/)是国际知名蛋白质数据库,主要包括UniProtKB知识库、UniParc归档库和UniRef参考序列集三部分。UniProtKB知识库是UniProt的核心,除蛋白质序列数据外,还包括大量注释信息。UniProtKB知识库分Swiss-Prot和TrEMBL两个子库。Swiss-Prot子库中50多万条序列均由人工审阅和注释,而TrEMBL子库中1.4亿多条序列是由核酸序列数据库EMBL中的蛋白质编码序列翻译所得,并由计算机根据一定规则进行注释。UniParc归档库将存放于不同数据库中的同一个蛋白质归并到一个记录中以避免冗余,并赋予序列唯一性特定标识符。UniRef参考序列集按相似性程度将UniProtKB和UniParc中的序列分为UniRef100、UniRef90和UniRef50三个数据集。UniProt网站为用户提供了高效实用的高级检索系统和大量帮助文档。UniProt数据库每4周发布新版的同时也发布统计报表,用户可通过统计报表了解该数据库的数据量及更新情况、数据类别和物种分布等基本信息,查看常规注释信息、序列特征注释信息和数据库交叉链接等统计数据。UniProt是目前国际上序列数据最完整、注释信息最丰富的非冗余蛋白质序列数据库,自本世纪初创建以来,为生命科学领域提供了宝贵资源。     

猪瘟病毒基因表达谱芯片的可靠性研究

通过同种组织RNA自身比较实验及不同组织RNA的差异分析实验对猪瘟病毒(classic swine fever virus, CSFV)cDNA芯片实验的重复性进行检验.利用相关系数(correlationcoefficient, R)、变异系数(coefficientofvariation, CV)和假阳性率(falsepositiverate, FPR)分析猪瘟病毒cDNA芯片数据的可靠程度,对cDNA芯片实验数据作了整体的评估.结果证实,该芯片系统得到的猪瘟病毒cDNA表达谱数据相关系数一般大于0.9,假阳性率控制在2 %以内.另外,通过比较猪瘟病毒芯片制备中点样浓度、mRNA和总RNA以及不同标记过程对实验的影响,来分析猪瘟病毒芯片数据的系统误差来源,得出结果:重复两次实验,可以克服绝大部分实验系统引入的假阳性.     

环境样本中微型和微微型浮游植物高通量测序的引物优化

分别以18Sr DNA的V4区和V9区为目标基因,采用高通量测序平台和生物信息学方法,分析海水样品中微型和微微型浮游植物多样性。利用在线分析软件对V4(F/R)、V9(F/R)和C4(F/R)3对引物的敏感性、特异性进行了评估和比较,发现自行设计的引物V4(F/R)对真核藻类的扩增特异性高于V9(F/R)和C4(F/R)。高通量测序结果显示,检测样品平均获得68834条原始序列,高质量数据占99%以上,获得基因注释的序列数达94%以上。3对引物V4(F/R)、V9(F/R)、C4(F/R)鉴定的平均微型/微微型浮游植物OTUs数分别为78、42、58,引物V4(F/R)鉴定效率相对较高,同时对细小微胞藻(Micromonas pusilla)、(金牛微球藻Ostreococcus tauri)、密球藻(Pycnococcus provasolii)、抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)、赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)等优势种检出频率高于引物V9(F/R)。相对已发表的2对引物,设计的引物V4(F/R)对海洋微型和微微型藻类多样性检测更为高效。     

白介素 31 及其受体

白介素31(IL-31)是一种新型T细胞衍生的细胞因子,其功能受体复合物是由IL-31RA／GPL／GLM-R和OSMR组成的异二聚体。它们在过敏性和非过敏性疾病中起重要作用。     

东方蜜蜂微孢子虫的基因结构优化及新基因鉴定

东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae是一种寄生于蜜蜂中肠上皮细胞的单细胞真菌,对蜜蜂的健康危害严重,给世界各国的养蜂业造成较大损失。本研究基于前期获得的N.ceranae孢子的转录组数据对其已注释基因进行结构优化,并对未注释基因进行预测和分析。通过将测序得到的clean reads比对参考基因组和转录本重构,共对10个N.ceranae的已注释基因的5'端或3'端进行了延长。利用Cuffcompare软件将重构转录本与参考基因组进行比对,共鉴定出27个新基因,随机挑选9个新基因进行RT-PCR验证,均能扩增出符合预期的目的片段,表明预测出的新基因真实存在。有6个新基因能够注释到GO数据库和6个基因注释到KEGG数据库。进一步分析结果显示上述新基因注释到细胞等10个GO条目上,它们可能在N.ceranae的生命活动中具有重要功能。研究结果为N.ceranae的基因结构和功能注释信息的完善提供了有益补充,也为新基因的功能研究打下了基础。     

结核分枝杆菌H37Rv刺激巨噬细胞后差异表达lncRNA分析及鉴定

分析毒性结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis,M.tb)H37Rv刺激RAW264.7巨噬细胞的表达谱芯片以及筛选和鉴定M.tb H37Rv感染巨噬细胞RAW264.7后差异表达的lncRNA。首先,分析热灭活的H37Rv刺激RAW264.7细胞24h后lncRNA表达谱芯片,并对差异表达的lncRNA和mRNA进行生物信息分析,然后采用实时定量聚合酶链反应对16条在芯片中差异表达的lncRNA进行细胞水平验证;进一步在H37Rv感染小鼠的脾脏和肺脏中检测差异表达的lncRNA。结果显示,表达谱芯片中4 730条lncRNA的表达水平上调,9 558条lncRNA的表达水平下调。生物信息分析筛选的16条lncRNA,其染色体定位于附近蛋白质编码基因的基因间区或者与外显子区域有重叠,mRNA功能注释显示差异表达的mRNA主要集中于转录调节、磷酸化、凋亡等生化过程以及丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)等抗结核的信号通路中。在H37Rv作用下的细胞水平和动物感染模型的组织中RT-q PCR验证出与芯片结果相同的4条lncRNA,其中上调的有3条,下调的有1条。研究中异常表达的lncRNA可为巨噬细胞在结核分枝杆菌感染中的功能紊乱提供线索,为后续的研究奠定基础,进一步的研究将集中于发掘lncRNA在宿主调控中发挥的功能。     

基于序列相似性和Z曲线方法重注释原核生物蛋白编码基因

随着测序技术的不断发展,产生了海量的基因组测序数据,极大地丰富了公共遗传数据资源。同时为了应对大量基因组数据的产生,基因组比较和注释算法、工具不断更新,使得联合多种注释工具得到更准确的蛋白编码基因的注释信息成为可能。目前公共数据库的原核生物基因组测序和装配有些是10多年前的,存在大量预测的功能未知的编码基因。为了提升美国国家生物信息中心(National Center for Biotechnology Information,NCBI)数据库中基因组的注释质量,本研究联合使用多种原核基因识别算法/软件和基因表达数据重注释1587个细菌和古细菌基因组。首先,利用Z曲线的33个变量从177个基因组原注释中识别获得3092个被过度注释为蛋白编码基因的序列;其次,通过同源比对为939个基因组中的4447个功能未知的蛋白编码基因注释上具体功能;最后,通过联合采用ZCURVE 3.0和Glimmer 3.02以及Prodigal这3种高精度的、广泛使用且基于算法不同而互补的基因识别软件来寻找漏注释基因。最终,从9个基因组中找到了2003个被漏注释的蛋白编码基因,这些基因属于多个蛋白质直系同源簇(clusters of orthologous groups of proteins, COG)。本研究使用新的工具并结合多组学数据重新注释早期测序的细菌和古细菌基因组,不仅为新测序菌株提供注释方法参考,而且这些重注释后得到的细菌基因序列也会对后续基础研究有所帮助。