基于GEO和TCGA数据库分析促癌基因INHBA和抑癌基因CLCA4、CA4在结直肠癌中表达

目的:通过分析GEO数据库结直肠癌相关芯片集,寻找差异基因,并在TCGA数据库和GEO数据库进行验证,为结直肠癌的早期诊断寻找标志物。方法:分析GEO数据库结直肠癌相关芯片集GSE21510、GSE25071、GSE32323。分别分析差异基因,采用文恩图软件查找共同差异基因。进一步在TCGA数据库查找差异基因在结直肠癌中的表达及生存曲线。最后通过GEO数据库GSE24514验证差异基因的表达。结果:GSE21510,包含104例样本,共筛选出251个差异基因,其中上调基因146个,下调基因105个。GSE25071,包含50例样本,共筛选出669个差异基因,其中上调基因312个,下调基因357个。GSE32323,包含10例样本,共筛选出353个差异基因,其中上调基因115个,下调基因238个。在样本中上调基因为促癌基因,下调基因为抑癌基因。经文恩图分析,3个基因集交集共有15个基因,其中上调基因3个,下调基因12个。在TCGA数据库中查找差异基因的表达量和生存曲线,生存曲线选择结肠癌数据集,选取279个样本进行分析。根据差异基因的表达和生存曲线,最终确定促癌基因INHBA和抑癌基因CLCA4、CA4为结直肠癌的标志物。最后在GSE24514芯片集验证差异基因的表达。结论:通过GEO和TCGA数据库筛选及验证,发现在结直肠癌组织中INHBA基因明显上调,CLCA4、CA4基因明显下调。最终确定促癌基因INHBA和抑癌基因CLCA4、CA4可作为结直肠癌早期诊断的标志物。     

生物信息学分析筛选结直肠癌靶基因及评估预后价值

为寻找与结直肠癌发展和预后相关的潜在关键基因及信号通路.从美国国立信息中心NCBI的GEO数据库获得结直肠癌基因表达数据集GSE106582,通过PCA对样本进行分组,利用GEO2R进行综合分析,筛选结直肠癌与癌旁对照组的差异表达基因;通过DAVID在线工具对差异表达基因进行GO本体分析和KEGG通路富集分析,初步分析...     

RANBP9调控结直肠癌细胞凋亡的信号通路分析

RANBP9是RAS超家族成员RAN的一种结合蛋白,参与多种肿瘤的发生发展。为探索它对结直肠癌细胞凋亡的调控作用,该研究利用慢病毒感染结直肠癌HCT116、HT29细胞的方法,建立RANBP9-shRNA稳转细胞系,经氟尿嘧啶诱导凋亡后利用流式细胞仪和caspase-2酶活力实验检测细胞凋亡;抽提实验组和对照组HCT116细胞总RNA,经质检合格后进行基因表达谱芯片实验,筛选出RANBP9敲减前后结直肠癌细胞的差异表达基因并进行定量PCR验证,基于Gene Ontology数据库进行分子功能注释,基于Ingenuity Pathway Analysis数据库进行通路分析。流式细胞分析显示,在HCT116和HT29细胞中RANBP9-shRNA均促进氟尿嘧啶诱导的细胞凋亡;基因芯片数据分析得到差异表达mRNAs 857个(|Fold Change|1.5且FDR0.05),其中上调表达677个,下调表达180个,涉及的分子功能主要包括γ-谷氨酰转移酶活性、钙离子结合、胰岛素受体结合、病毒受体活性、GTP酶活性、细胞外基质结合、β-连环蛋白结合、SMAD结合、转录调节、AMP活化蛋白激酶活性、蛋白质转运蛋白活性、细胞骨架结合等,其显著参与的信号通路主要涉及癌症的TGF-β、BMP、IL-8和RhoA等。实时定量PCR证实上述通路中的SMAD3、SMAD7、BMP6、BMP7、CXCL8、RAPGEF6的mRNA表达水平在RANBP9-shRNA组中显著高于对照组。综上,RANBP9可能通过多个信号通路来调控结直肠癌细胞的凋亡,该研究为阐明其中的分子机制提供了新的思路。     

HER-2阴性乳腺癌新靶向基因的生物信息学分析

利用生物信息学方法研究HER-2阴性乳腺癌的潜在靶向基因、信号传导通路及分子机制。从公众数据库(gene expression omnibus,GEO)下载HER-2阴性乳腺癌患者和正常女性上皮细胞基因芯片数据,运用RMA算法进行数据预处理,运用R语言LIMMA的包选出差异表达基因。将差异表达基因上传到DAVID在线网站进行富集分析,运用KEGG信号传导通路进行信号传导通路分析,最后用STRING进行蛋白相互作用网络分析(控制差异表达倍数大于2倍,p值小于0.01),筛出差异表达基因72个(上调基因10个,下调基因62个)。差异基因富集分析结果表明富集程度高的差异基因主要与转录调节、细胞凋亡及细胞外刺激反应等密切相关,信号传导通路分析结果表明差异基因主要与MAPK信号转导通路等密切相关,蛋白共表达网络分析结果表明关键蛋白质为FOS、JUN、KLF6、ATF3、HIST2H2AA4和HIST2H2BE等。HER-2阴性的乳腺癌患者早期差异表达基因表现为下调,HIST2H2AA4和HIST2H2BE可成为其潜在靶向基因,并可作为MAPK信号传导通路中ERK1/2中FOS基因的下游基因,验证需进一步实验。     

Hedgehog通路分子SuFu在结直肠癌中的作用

Hedgehog(Hh)信号通路在胚胎的正常发育过程中发挥关键作用,近年研究表明Hh信号通路在多种肿瘤中异常激活。Hh信号通路中的调控分子SuFu(suppressor of fused)在结直肠癌组织中普遍表达,而通路中其他关键分子并不存在此现象。SuFu可不通过Pcth1和Smo直接作用于转录因子Gli。SuFu在胞质中与Gli结合,阻止Gli进入细胞核;也可在细胞核内辅助其他蛋白抑制Gli的活性,从而负反馈调控Hh信号通路。当SuFu基因发生突变时,其构象改变,对Gli的抑制作用减弱,而且使得Gli的表达增加,Hh通路异常激活,促进结直肠癌的发生发展。本文综述了Hh信号通路的作用机制以及SuFu分子与结直肠癌的关系,旨在为结直肠癌的靶向治疗积累一定的理论基础。     

幽门螺杆菌感染与胃癌相关基因的筛选及预后分析

目的通过分析幽门螺杆菌感染胃黏膜组织和胃癌细胞系后的差异基因变化,并在癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库和肿瘤基因芯片(Oncomine)数据库进行验证,探究幽门螺杆菌导致胃癌发生、发展的分子机制。方法分析基因表达汇编(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库幽门螺杆菌感染相关芯片集GSE5081与GSE70394,绘制维恩图查找幽门螺杆菌感染后共同上调的差异基因。对共同上调的差异基因进行功能富集分析。通过TCGA和Oncomine数据库验证差异基因在胃癌中的表达。利用Kaplan-Meier Plotter数据库和GEPIA数据库分析差异基因表达高低与胃癌患者预后是否存在相关性。结果通过差异基因筛选和维恩分析,两个芯片集共有21个共同上调差异基因。GO分析发现共同上调差异基因主要富集在对细菌来源分子的反应、趋化因子CXCR受体结合、中性粒细胞趋化作用等相关的基因功能上;KEGG通路主要富集在癌症通路、TNF信号通路、趋化因子信号通路等。STRING以及PPI数据库分析发现21个基因中PRDM1、IL10、NRP1、BIRC3、GNG13、CXCL1、CXCL2、CXCL3、CXCL8基因存在有网络关系,属于关键枢纽基因。通过TCGA和Oncomine数据库筛选及验证,发现在胃癌组织中NRP1、CXCL1、CXCL8基因明显上调,结果差异有统计学意义(TCGA数据库中,三者P值均小于0.05,Oncomine数据库中,NRP1:t=4.607,P0.01;CXCL1:t=5.854,P0.01;CXCL8:t=5.316,P0.01)。在Kaplan-Meier Plotter数据库(210615-at芯片:P0.01;210510-s-at芯片:P0.01;212298-at芯片:P0.01)以及GEPIA数据库(P0.01)两个数据库中,NRP1的高表达均与胃癌的预后负相关。结论不同的数据库均显示NRP1、CXCL1、CXCL8三个基因与幽门螺杆菌感染相关,同时在胃癌中高表达,并且NRP1的高表达与胃癌的不良预后相关,这些结果为进一步探究幽门螺杆菌导致胃癌发生、发展的分子机制提供了重要基础。     

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。     

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。     

HMGA2通过激活Wnt信号通路促进结直肠癌细胞增殖

目的:HMGA2(high-mobility group AT-hook 2)一个染色质蛋白,被报道在多种癌症中都发挥重要作用。本文研究染色体蛋白HMGA2对Wnt信号传递的影响,及对结直肠癌细胞增殖的影响。方法:本文通过q RT-PCR和免疫印迹法检测HMGA2在结直肠癌样本中m RNA和蛋白水平。用荧光素酶报告基因系统研究HMGA2对Wnt信号通路的作用。用细胞增殖实验检测HMGA2对结直肠癌细胞增殖的作用。结果:在我们检测的大部分结直肠癌样本里,HMGA2表达水平升高;HMGA2蛋白可上调Wnt信号通路荧光素酶报告基因TOPflash-luciferase的表达,并呈现剂量依赖的形式。降低HMGA2表达可抑制由Wnt3a、Dvl(Dishevelled)、Li Cl以及βcatenin(S37A)引起的TOPflash-luciferase报告基因表达上调作用。此外,SW480中过量表达HMGA2可以促进细胞增殖。结论:HMGA2在结直肠癌中表达升高,HMGA2在结直肠癌中通过增强Wnt信号来促进结直肠癌细胞的增殖。     

SP1介导的信号转导通路对恶性肿瘤形成的作用

转录因子SP1为一种序列特异性的DNA结合蛋白,广泛存在组织的细胞核,SP1异常表达与肿瘤发生、发展及预后关系密切。SP1蛋白主要通过TGF-β经典信号通路、ERK信号通路、PI_3K/Akt信号通路、Wnt/β-catenin经典信号通路,调控血管生成相关因子、癌基因、抑癌基因、细胞周期调控分子等转录活性及其表达,促进肿瘤生长、转移、抑制肿瘤细胞凋亡。深入研究SP1及其相关信号通路将有利于进一步了解肿瘤发生及转移的机理,为肿瘤的靶向性基因治疗提供更好的、新的分子干预靶点和途径。     

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。     

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。     

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.     

龋病感染牙髓相关基因的筛选与生物信息学分析

目的:综合应用生物信息学技术,从分子水平对龋坏牙髓与正常牙髓的差异基因进行筛选分析,初步探讨其作用机制。方法:从GEO基因表达数据库中下载龋坏牙髓相关芯片数据集,采用MORPHEUS在线筛选差异表达基因,结合DAIVID、STRING等在线分析工具对差异表达基因进行GO功能富集分析及KEGG通路分析,后用Cytoscape软件构建蛋白质相互作用网络。结果:共筛选出375个差异表达基因,其中表达上调253个、下调122个,主要涉及免疫应答、炎症反应、细胞因子应答和生物矿化组织发育等生物过程,以及抗原加工提呈和NF-κB信号等生物通路。通过蛋白质互作网络构建分析发现,MMP9、IL-8、PTPRC、CXCR4等10个基因处于核心节点位置。结论:借助生物信息学方法能得到可靠的相关差异基因信息,能够有效指导进一步的研究。得到的差异基因可以作为龋病诊断的指示因子和机制研究的候选基因。     

基于Wnt/β-catenin信号通路的结直肠癌研究进展

结直肠癌是临床常见的消化道恶性肿瘤之一,目前以手术为主的治疗手段术后复发率高,寻找既高效又安全的预防药物成为研究热点。在结直肠癌的发生、发展过程中,Wnt/β-catenin信号通路的异常激活发挥了重要作用,探索该通路的多种成分和研究它们之间的相互作用机制,有助于开发出针对该通路特定靶位的有效拮抗剂,为早期防治结直肠癌提出全新的思路。本文就Wnt/β-catenin信号通路及相关基因和结直肠癌的关系及以Wnt/β-catenin信号通路为靶点的抗结直肠癌药物做一综述。     

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。     

三棱内酯B调控人冠状动脉内皮细胞基因表达谱的生物信息学分析

目的:分析三棱内酯B在人冠状动脉内皮细胞中的表达谱数据集,寻找三棱内酯B调控血管内皮功能的关键作用靶点。方法:基于GEO公共数据库,下载原始表达谱数据集(GSE44598),经过差异基因筛选,功能注释,通路富集,信号通路网络以及基因互作网络分析,找出三棱内酯B对人冠状动脉内皮细胞基因表达谱产生影响的关键基因和信号通路。结果:同对照组相比,三棱内酯B给药组共有5224个基因有显著性差异,包括2628个上调基因和2596个下调基因。基因功能注释和信号通路富集分析表明,差异基因主要参与了细胞周期过程。网络分析显示,MAPK信号通路、细胞周期通路以及PLCG2,PRKACA和ADCY4等为关键信号通路和基因。结论:三棱内酯B通过影响PLCG2,PRKACA,ADCY4等基因的表达,参与MAPK和细胞周期等信号通路,从而调节人冠状内皮细胞的功能。这些关键基因和信号通路是三棱内酯B在心血管疾病治疗应用中潜在的作用靶点。     

SNI大鼠模型诱发的早期病理性疼痛相关基因芯片数据的生物信息学分析

为了探讨坐骨神经分支选择性结扎(spared nerve injury, SNI)诱发的神经病理性疼痛早期的基因表达和生物学过程的改变,为神经病理性疼痛分子机制的进一步研究提供生物信息学依据,从GEO数据库下载已有文献构建的SNI早期大鼠模型的基因芯片数据集,应用生物信息学方法筛选差异表达基因,并利用DAVID进行基因本体论(Gene Ontology, GO)及通路富集分析,然后通过STRING数据库分析蛋白质互作网络的中心节点蛋白质。应用生物信息学方法对SNI芯片数据重新进行挖掘,从基因水平探讨SNI模型大鼠诱发的早期神经病理性疼痛发生发展的分子机制,可为SNI诱发早期神经病理性疼痛的发生及维持期的分子机制研究提供参考和依据。分析结果显示细胞外基质和离子通道活性的改变对SNI诱发大鼠早期神经病理性疼痛的发生发展起着关键性的作用,表明细胞外基质受体交互通路和MAPK通路与SNI诱发大鼠早期神经病理性疼痛密切相关,相关的分子机制值得进一步深入研究。     

β-catenin和E-cadherin在结直肠癌中的表达及其临床意义

目的探讨β连环蛋白(β-catenin)和E-钙粘蛋白(E-cadherin)在结直肠癌组织中的表达及其临床意义。方法应用免疫组织化学染色技术(Elivision)检测β-catenin和E-cadherin蛋白在这60例结直肠癌及癌旁正常黏膜中的表达情况及其与临床病理特征的关系。结果 60例结直肠癌组织中,β-catenin、E-cadherin蛋白的异常表达率分别为75.00%、58.33%,显著高于癌旁正常结直肠黏膜组织1.67%、6.67%(P<0.01)。β-catenin与E-cadherin蛋白的异常表达呈正相关(r=0.683,P<0.01)。β-catenin和E-cadherin蛋白异常表达均与肿瘤的分化程度、淋巴结转移和Dukes分期有关(P<0.05)。此外,E-cadherin蛋白表达还与肿瘤的组织学类型有关(P<0.05)。结论β-catenin和E-cadherin在结直肠癌中均有异常表达,E-cadherin可通过对β-catenin的调节,间接地影响Wnt信号通路传导。两者联合检测可能为结直肠癌的预防、早期诊断、新靶点治疗提供新思路和分子依据。     

人胚胎干细胞和拟胚体基因表达谱的初步分析

利用人类全基因组Affymetrix芯片检测人胚胎干细胞与其自发分化7d的拟胚体之间的差异表达基因.结果显示:与未分化的人胚胎干细胞相比.在分化7d的拟胚体中表达下调2倍及以上的已知和未知基因共有1100个,表达上调2倍及以上的已知或未知基因共有2283个.利用Gostat对这些差异表达基因进行功能分析,发现它们分别与细胞的生物代谢过程、信号传导通路、系统发育、细胞分化、分子功能及亚细胞组分相关.胚胎干细胞具有自我更新能力,是研究早期胚胎发育理想的细胞模型,因此对差异表达基因的功能研究有助于了解维持人胚胎干细胞自我更新的分子机制以及胚胎发育早期的分子事件.