基于人类信号网络和表达谱数据挖掘动脉粥样硬化相关模块

目的:动脉粥样硬化是一种高致死率的慢性炎症疾病,其发生和发展的机制尚不明确。本文基于人类信号网络和基因表达谱数据对动脉粥样硬化相关模块进行挖掘,以探究其在疾病发生发展中的作用机制。方法:结合人类信号网络和基因表达谱数据,设计显著差异模块筛选策略,通过功能分析,挖掘动脉粥样硬化相关模块,对动脉粥样硬化的致病机制进行研究。结果:基于网络模块的平均表达值改变量,采用两种随机方法,进行显著差异模块筛选,最终获得8个动脉粥样硬化相关的显著差异模块。结论:应用本文提出的整合筛选策略,能识别与动脉粥样硬化相关的模块,获得潜在的致病基因,并从外周血的基因表达改变来探究动脉粥样硬化致病机制,这对动脉粥样硬化的诊断、治疗以及发生发展机制的研究具有重要意义。     

基于人类信号网络和表达谱数据研究静脉血栓复发机制

目的:静脉血栓是一种高复发风险和高致死率的疾病,其形成和复发的分子机制尚不明确。基于人类信号网络和基因表达谱数据可针对静脉血栓经华法令抗凝治疗后的复发机制进行研究。方法:结合表达谱数据和人类信号网络,设计差异模块筛选策略,通过功能分析、差异表达分析和已知血栓相关基因及药物靶基因的互作关联研究,获得与静脉血栓复发相关的显著差异模块。结果:最终获得8个与静脉血栓复发密切相关的显著差异模块,评估了华法令治疗静脉血栓的效能,提出了联合用药的3种可能途径。结论:应用本文提出的整合筛选策略,能识别与静脉血栓复发相关的模块,探究静脉血栓复发的分子机制和评估华法令的治疗效能。还提供了潜在的联合用药途径,这对治愈血栓、防治血栓复发及复发机制的研究具有重要意义。     

基于加权网络的卵巢癌可变剪接预后特征分析

可变剪接作为转录调节的调控机制,对肿瘤的治疗和预后具有重要意义。本文对卵巢癌预后相关的可变剪接事件进行了系统分析,以挖掘可变剪接在卵巢癌中的预后价值。首先,从TCGASpliceSeq数据库中下载卵巢癌患者数据,运用单因素Cox回归分析筛选得到290个与预后相关的剪接事件(prognostic-associated alternative splicing events, PASEs);其次,融合PASEs对应基因的蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)数据构建卵巢癌预后加权网络,同时对网络进行拓扑分析,对PASEs对应基因进行功能富集分析;最后,根据网络中节点的度选出前20个可变剪接事件作为预后特征,利用Cox比例风险模型建立卵巢癌预后预测模型。结果显示,这些可变剪接事件作为预后特征可以较好地预测卵巢癌患者的预后情况,可作为潜在的卵巢癌预后生物标志物。     

离子通道亚型与其基因共表达的关联研究

离子通道亚型与其基因共表达的关联对研究离子通道功能有重要意义。文章采用主成分分析和模糊C-均值聚类算法对数据进行分析, 将方法应用到人类和小鼠两套表达谱数据, 结果发现离子通道亚型中钾离子通道、钙离子通道、氯离子通道和受体激活型离子通道的表达谱聚类结果与生物学分类有较好的一致性, 体现了离子通道亚型在mRNA水平上的共表达, 并证实了通过离子通道表达谱能很好的对离子通道的功能亚型进行分类。     

一个基于基因表达谱的基因逻辑网络模型的建立与应用

基因之间除了线性关联作用关系外,还存在着非线性的逻辑关系.用这种逻辑关系构建的生物系统网络模型对研究细胞内的各种生物通路和细胞分子网络非常重要.首先,根据图着色原理确定了基因的低阶和高阶逻辑关系,然后应用结肠癌基因表达谱数据分析了51个癌基因和抑癌基因的逻辑关系,在此基础上构建了结肠癌基因表达的逻辑网络.通过这个网络模型发现了与KEGG数据库中结肠癌通路一致的转化生长因子信号通路,并分析了各生物通路成员之间错综复杂的关系.实验结果表明,基因逻辑网络模型在一定程度上揭示了结肠癌基因和抑癌基因之间并行、分叉等复杂的相互作用关系,反映了结肠癌发病的复杂分子机制,为分子生物医学家提供了一个参考模型.     

毛竹茎秆伸长过程中赤霉素生物合成、降解和信号转导关键基因的鉴定及表达分析

赤霉素(Gibberellin)是一类非常重要的植物激素,在高等植物生命活动的整个周期都起着重要的调控作用。从毛竹Phyllostachys edulis基因组中共鉴定出23个赤霉素途径基因,包括赤霉素生物合成相关的8个GA20ox和1个GA3ox基因、降解相关的8个GA2ox基因、参与赤霉素感知的2个GID1基因以及信号转导的2个GID2基因和2个DELLA基因。拟南芥、水稻和毛竹的系统进化树和保守基序分析显示赤霉素的合成代谢与信号转导在这些物种中是高度保守的。利用外源赤霉素处理毛竹种子和幼苗,发现赤霉素能显著提高种子的萌发率和幼苗的茎秆伸长,并且有着最佳的作用浓度。在GA3处理后,毛竹体内赤霉素生物合成基因GA20ox和GA3ox表达量均下调而降解活性赤霉素的GA2ox基因表达量上调;赤霉素受体GID1和正调控基因GID2的转录水平显著提高而负调控基因DELLA的表达受到抑制。这些基因在竹笋茎秆的不同形态学位置表达差异明显,大部分赤霉素生物合成与降解的相关基因GA20ox、GA3ox和GA2ox以及赤霉素受体GID1和正调控基因GID2都在竹笋的形态学上端大量表达,而赤霉素信号转导的阻遏基因DELLA在笋体形态学底端大量积累而顶端基本不表达。     

基因表达谱微阵列网络数据库在肿瘤研究中的应用

基因表达谱微阵列数据库是一类可提供存储、查询、下载分析的在线网络数据库,在肿瘤相关领域的研究中提供了大量的数据来源。由于微阵列分析对于无生物/医学信息学专业背景的研究人员仍然有较多困难,致使该数据库的使用尚未普及。本文从数据查询、下载分析和使用方法等方面对常用基因表达谱微阵列数据库进行概述,并对现阶段基因表达微阵列数据库的应用策略进行总结,旨在帮助该领域研究的初学工作者了解数据库的基本知识并推动其在科研工作中的应用。     

基于组学数据构建基因调控网络

在生命体内,基因以及其它分子间相互作用形成复杂调控网络,生命过程都是以调控网络的形式存在,如从代谢通路网络到转录调控网络,从信号转导网络到蛋白质相互作用网络等等。因此,网络现象是生命现象的复杂本质和主要特征。本文系统地介绍了基于表达谱数据构建基因调控网络的布尔网络模型,线性模型,微分方程模型和贝叶斯网络模型,并对各种网络构建模型进行了深入的分析和总结。同时,文章从基因组序列信息、蛋白质相互作用信息和生物医学文献信息等方面讨论了基因调控网络方面构建的研究,这对从系统生物学水平揭示生命复杂机制具有重要的参考价值。     

基于WGCNA算法的基因共表达网络构建理论及其R软件实现

WGCNA(weighted geneco-expression network analysis)算法是一种构建基因共表达网络的典型系统生物学算法,该算法基于高通量的基因信使RNA(mRNA)表达芯片数据,被广泛应用于国际生物医学领域。本文旨在介绍WGCNA的基本数理原理,并依托R软件包WGNCA以实例的方式介绍其应用。WGCNA算法首先假定基因网络服从无尺度分布,并定义基因共表达相关矩阵、基因网络形成的邻接函数,然后计算不同节点的相异系数,并据此构建分层聚类树(hierarchical clusteringtree),该聚类树的不同分支代表不同的基因模块(module),模块内基因共表达程度高,而分数不同模块的基因共表达程度低。最后,探索模块与特定表型或疾病的关联关系,最终达到鉴定疾病治疗的靶点基因、基因网络的目的。     

基于基因表达谱的肿瘤特异基因表达模式研究

基于肿瘤基因表达谱, 利用生物信息学的方法, 从肿瘤与正常组织的样本分类入手就肿瘤特异表达基因的发现及其表达模式问题进行了分析和研究, 进而探讨了肿瘤在基因表达上的特点. 首先, 在分析肿瘤基因表达谱特点的基础上, 提出了基于Relief算法的样本分类特征基因选取策略; 然后, 以支持向量机为分类工具进行样本类型的识别, 以分类错误率为标准选取样本分类特征基因, 并对其中反映肿瘤与正常样本组织构成特点的组织特异表达基因进行排除以突出肿瘤样本真实的类别特征; 最后结合统计学方法, 从信息学的角度论证了分类特征基因在肿瘤组织中特异表达的确实性和普遍性, 并对这些基因在肿瘤组织中呈现出的特异的表达模式进行了分析.     

基于子图模式的巨强连通体局域结构特征(英文)

对代谢网络的"蝴蝶结"结构进行研究吸引了众多科研人员的关注。当前,基于复杂网络理论的全局拓扑结构特征已经被广泛用于研究这种"蝴蝶结"结构的组织原则,然而基于局域结构特征的研究相对较少。本文分析了10种有机物代谢网络及其相应的巨强连通体部分的网络模体(即频繁的子图)。结果显示代谢网络及其相应的巨强连通体部分的网络模体非常相似,这从局域结构特征的角度论证了代谢网络巨强连通体部分的重要性。     

系统方法分析NF-κB信号转导网络产生持续振荡的条件北大核心

振荡现象在生物系统中普遍存在,研究振荡现象对进一步了解细胞网络的基因调节功能具有重要意义。与实验研究相结合的系统分析方法为生物网络的振荡行为提供了新的研究途径。NF-κB是免疫应答、炎症反应和机体发育过程中的关键转录因子,近年的实验和计算研究揭示了细胞核内NF-κB浓度的衰减振荡现象。该文基于NF-κB信号转导网络的常微分方程数学模型,采用分岔分析方法研究分岔参数变化对系统振荡特性的影响,主要研究了系统能否产生等幅的持续振荡(又称极限环振荡)及其产生条件。经过系统化的单参数和双参数分岔分析发现:NF-κB在细胞核内的浓度能够在一定条件下产生极限环振荡,模型计算给出了产生极限环振荡的关键参数的范围。     

念珠藻葛仙米的藻殖段分化——信号转导参与过程的初步研究

钙调素拮抗剂W_7和FPZ均可抑制葛仙米藻殖段的分化。利用FPZ作为荧光染色剂发现 ,经过钙调素拮抗剂处理的藻体有较低的钙调素分布。在达到一定浓度后 ,金属离子螯合剂EGTA也抑制藻殖段分化。金霉素 (CTC)荧光显示 ,经EGTA处理的藻细胞其膜钙分布大大减少。但实验表明 ,藻殖段得以正常分化却是多种金属离子共同参与的结果。一氧化氮 (NO)可以大大降低葛仙米藻殖段的分化率 ,一氧化氮合成酶 (NOS)的抑制剂NNA也可以抑制藻殖段的分化。外源地加入氧自由基抑制了藻殖段的分化 ,但是氧自由基的清除物过氧化氢酶 (CA)也使藻殖段分化完全受抑制。以上结果初步表明 ,葛仙米藻殖段分化是个复杂的、信号转导参与的过程     

念珠藻葛仙米的藻殖段分化——信号转导参与过程的初步研究

钙调素拮抗剂W-7和FPZ均可抑制葛仙米藻殖段的分化。利用FPZ作为荧光染色剂发现,经过钙调素拮抗剂处理的藻体有较低的钙调素分布。在达到一定浓度后,金属离子螯合剂EGTA也抑制藻殖段分化。金霉素（CTC）荧光显示,经EGTA处理的藻细胞其膜钙分布大大减少。但实验表明,藻殖段得以正常分化却是多种金属离子共同参与的结果。一氧化氮（NO）可以大大降低葛仙米藻殖段的分化率,一氧化氮合成酶（NOS）的抑制剂NNA也可以抑制藻殖段的分化。外源地加入氧自由基抑制了藻殖段的分化,但是氧自由基的清除物过氧化氢酶（CA）也使藻殖段分化完全受抑制。以上结果初步表明,葛仙米藻殖段分化是个复杂的、信号转导参与的过程。     

斑马鱼,人类疾病研究的理想模式动物

斑马鱼作为一种理想的模式动物已有广泛的应用,而其基因组测序工程的完成和斑马鱼的基因与人类基因高度的相似性,使得斑马鱼在人类疾病的研究中体现着重要的价值.本文从斑马鱼在几种人类重大疾病研究中的运用的角度综述了斑马鱼作为一种重要的模式动物对人类疾病研究的贡献.     

血清大分子量肌糖蛋白C剪接变构体水平对卵巢癌的临床意义研究

目的:探讨血清大分子量肌糖蛋白C剪接变构体(L-Tn-CSV)水平对卵巢癌的临床意义,为卵巢癌的临床诊断、治疗和预后判断提供参考依据.方法:选择143例首次发病卵巢癌患者、18例复发卵巢癌患者、40例良性卵巢肿瘤患者及30例健康人为研究对象,采用定量酶联免疫吸附试验(ELISA)检测各组血清中的L-Tn-CSV、HE4和CA125的表达水平并进行比较分析.结果:对一般卵巢癌标志物CA125和HE4与血清L-Tn-CSV诊断卵巢癌的敏感性和特异性比较发现其无统计学差异;首次发病的卵巢癌患者与复发的卵巢癌患者血清中的L-Tn-CSV水平分别为4924.1±3145.6pg/ml和4217.5± 2349.3pg/ml,显著高于健康女性(2259.3±723.2pg/ml)及良性卵巢肿瘤组(2435.6± 863.6 pg/ml)(P＜0.01);卵巢良性肿瘤组血清L-Tn-CSV含量与正常对照组比较无统计学差异(P=0.42),卵巢癌Ⅱ期、Ⅲ期、Ⅳ期患者血清L-Tn-CSV水平较Ⅰ期显著增高(P＜0.01);复发组的血清L-Tn-CSV水平明显高于卵巢良性肿瘤组和正常对照组(P＜0.01),而Ⅲ期、Ⅳ期血清L-Tn-CSV水平无统计学差异(P＞0.01);Spearman等级相关分析显示血清L-Tn-CSV水平与卵巢癌临床分期(r=0.573,P＜0.01)及复发(r=0.627,P＜0.01)呈正相关;术后血清L-Tn-CSV水平呈阴性与切除手术后治愈可能性显著相关(P＜0.01).结论:血清L-Tn-CSV水平对卵巢癌肿瘤诊断、分期及预后评估有一定的参考价值.     

基于Bootstrap方法的基因表达谱数据互信息估计研究

基因调控网络模型为深入理解生命本质提供了一个新的研究框架和平台。作为基因调控网络模型的其中一种,互信息关联网络模型使用熵和互信息描述基因和基因之间的关联。本文描述了用互信息度量基因表达相似性的方法,提出基于Bootstrap的互信息估计算法,并对产生的偏离现象提出了改进策略。实验结果表明,改进的互信息估计方法可以有效提高基因表达相似性估计的精确度。     

网络分析法在动物声音通讯及生物声学研究中的应用与前景

动物社会网络分析法(animal social network analysis,ASNA)是一套用于研究动物社会性、量化个体间各种社会关系、揭示个体行为与社会结构动态之间联系的工具,被广泛应用于多种动物类群的行为学研究。该分析方法所提供的一系列指标也非常适用于探究动物的声音交流及鸣声结构。在此,本文首先简要介绍了网络分析法的基本概念及一些常用的指标;然后基于野外和室内研究实例,阐述了如何利用ASNA建立声音通讯网络、量化声音交流,以及将ASNA与被动声学监测技术相结合的应用前景;随后探讨了ASNA在分析鸣声相似性及鸣声地理变异中的优势;最后概述了ASNA在解析鸣声结构和句法规则中的应用。ASNA为研究动物通讯网络以及声音信号的适应性进化提供了新的视角和新的思路。     

人类病毒性肿瘤——传染性软疣动物实验感染及人皮肤病变的病理组织学和组织化学研究

传染性软疣(Molluscum Contagiosum)为人类皮肤的病毒性赘瘤,生长于人体的任何皮肤表面,通常多见于面部和颈部。患者主要为儿童和青年。典型的病灶是在皮肤表面生出如高粱粒或豌豆粒大的突起的瘤结节,其表面有蜡样的光泽,中央呈脐型凹陷,挤压之,则从凹陷处排出乳酪样物,内含大量病毒,成为传染的源泉(图1A,B)。此病虽然不招致生命危险,但由于其传染性极大,每每在幼儿园和浴室等公共场所造成广泛流行。得病后不易自愈,而且往往因自家感染而遍及全身,造成骚痒或继发感染,影响患者的健康。     

基于人类蛋白质图集的蛋白质表达的总论

新的人类蛋白质图集4.0版本上已经含有了对应5000个人类基因的6000多种抗体。这个版本里已经拥有500多万张高分辨率的免疫组化和激光共聚焦图片。每张图片都是经过优秀的病理学家的注释,从而为功能研究提供知识储备,也可以进行正常和病理组织中蛋白质表达谱的查询和文献检索。一个新的结构实现了,它包括了所有预测的基因(大约20400个),并且带有可视化的所有编码蛋白质基因的特征。一个新的搜索工具也已经启动了,它可以执行高级检索功能,包括染色体定位、蛋白质分级和(或)组织特异性的检索。蛋白质图集作为一种搜索工具可以发现癌症诊断学的潜在生物标志物。