基于共进化基因功能模块发现候选癌基因

癌基因组的体细胞突变扫查数据为研究人员发现新的癌基因提供了大量的信息。已有的通过基因突变频率寻找候选癌基因的方法倾向于发现突变频率较高的癌基因,但是部分低频率突变的基因也可能在癌症发生过程中发挥重要作用。具有相似系统发生谱并且具有蛋白互作关系的基因可能具有相似的功能,它们的损伤可能会导致相同或相似的疾病表型。基于这一假设,文章提出了一种发现候选癌基因的新方法。首先,寻找具有相似系统发生谱的蛋白质互作子网,定义为共进化基因模块;然后,在癌基因组中发生至少一次非同义体细胞突变的基因中,筛选出与已知癌基因在同一共进化模块并具有直接相互作用的基因,预测为候选癌基因。据此,文章共预测了15个候选癌基因,其中只有2个基因在以往的工作中通过基于高突变频率的方法被识别为癌基因。因此,该方法可以有效地发现突变频率低的候选癌基因。     

根据在癌突变谱中的共突变基因对识别癌基因

癌是一种涉及多基因变异的遗传异质性疾病,涉及多种生物学功能通路中不同基因的遗传变异。因此,识别癌基因是一项富有挑战性的工作。提出通过寻找在癌样本中突变显著共发生的基因筛选候选癌基因的方法。应用该方法,通过分析蛋白激酶基因在癌组织中的突变谱数据,发现了167个显著共发生突变的基因对,包含85个基因。分析这167个基因对发现:(1)发生共突变的基因富集已知的癌基因;(2)共突变基因对倾向于共扰动与癌症相关的通路对。以上结果提示,在癌样本中显著共发生突变的基因倾向于候选癌基因;在癌发生过程中起重要作用的基因倾向于协同扰动不同的癌相关细胞生物学过程。     

利用癌功能类从癌基因组突变谱中识别癌基因

从大规模癌样本基因突变扫查数据中识别癌基因具有重要的意义. 一些重要功能的改变对于癌的发生发展是必需的, 因此将它们定义为癌功能类, 并从GO(Gene Ontology)中选择一组显著富集已知癌基因的细致功能类来代表它们. 为了评价以癌相关功能类作为特征识别癌基因的效果, 将已知的蛋白激酶癌基因定义为阳性金标准, 而将其他的蛋白激酶基因定义为阴性金标准. 结果表明, 与利用选择压力作为特征的方法比较, 利用癌相关功能类作为特征的方法可以更有效地识别癌基因. 进一步结合癌相关功能类与基因非同义突变个数可以产生更可靠的预测结果. 最后, 将46个注释到癌相关功能类并且其非同义突变个数至少为3的蛋白激酶基因预测为癌基因, 预测精确率达到0.42.     

基因突变在结直肠癌诊疗及预后中的研究进展

结直肠癌是常见的恶性肿瘤之一,其发病率居全球恶性肿瘤发病率的第三位,死亡率呈逐年上升趋势。中国已成为全球结直肠癌每年新发病例数和死亡病例数最多的国家。对结直肠癌基因突变状态的识别以及对结直肠癌发生发展过程进行精确分类,可实现对患者进行个性化精准治疗的目的,而精准治疗的实现有赖于基因测序技术。目前,二代测序技术(Next generation sequencing,NGS)结合基因捕获技术,集中对研究者感兴趣的候选基因或外显子进行平行测序,极大拓展了对肿瘤特征基因的认识,为发展新的治疗手段和治疗策略奠定了基础。整合癌症基因组数据库IntOgen已明确72个结直肠癌驱动突变基因,包括“TP53”、“KRAS”、“PIK3CA”等;癌基因数据库Cancer Gene Census目前收录的结直肠癌突变基因有59个,包括原癌基因“BRAF”、抑癌基因“SMAD4”等;在线人类孟德尔遗传OMIM数据库已收录55个与结直肠癌相关的体细胞突变基因,包括“SRC”、“APC”等。本文通过26篇国内外文献,对结直肠癌基因突变检测的共识基因进行综述,并总结了与结直肠癌患者临床诊断、分型、预后、治疗等临床病理特征相关的突变基因标志物。     

SMARCA1基因组结构鉴定及其在Smith-Fineman-Myers综合征家系中的突变分析

为探讨SMARCA1基因在中国山东SFMS家系患者发生中的作用,采用计算机杂交结合DNA序列分析方法,首先确定了SMARCA1基因的基因组结构,发现该基因的基因组DNA全长超过71．7kb,含有24个外显子和23个内含子,所有外显子和内含子接头皆遵循GT-AG法则,基因组结构的阐明,为进行基因突变检测和分析其生物学功能奠定了基础。在以上分析的基础上,通过PCR扩增结合测序分析,对在山东省发现的1个SFMS家系患者的SMARCA1基因的全部外显子和外显子内含子接头序列进行了基因突变检测,未检测到导致疾病的突变,提示中国山东SFMS家系患者不是由于SMARCA1基因编码区域内基因突变所致。     

癌症相关microRNA与靶基因的生物信息学分析

MicroRNAs(miRNAs)是一类长度约为22nt的内源性非编码RNA,通过与靶基因转录本互补结合调控基因的表达。近年来,研究发现miRNA与癌症发生密切相关,miRNA可以直接充当癌基因或者抑癌基因而影响肿瘤的发生和生长。为更进一步揭示癌症相关miRNA的特征及靶基因的功能,文章通过数据库搜索及文献检索,在人类基因组中发现了475个癌症相关miRNA,系统地比较了癌症相关miRNA与非癌症miRNA以及基因内和基因间区癌症相关miRNA在保守性、SNP位点分布、癌谱及转录调控等特性。研究发现,癌症相关miRNA比非癌症miRNA保守性要强,发生SNP概率比较低,同时发现miRNA所涉及癌症数目与保守性成正相关。基因组定位分析发现,癌症相关miRNA比非癌症miRNA更倾向于成簇存在。进一步对宿主基因、癌症相关miRNA及作用的靶基因与癌症发生进行关联分析,发现一些非癌症miRNA的宿主基因倾向于被癌症miRNA作用。本研究结果为深入理解miRNA与癌症之间的关系,以及进一步为miRNA作为癌症诊断指示物提供理论依据。     

Nature:研究解开乳腺癌“暗物质”之谜

正虽然癌细胞基因组中的蛋白质编码基因往往存在突变现象,但对于非编码区域来说,它们的突变也会导致肿瘤的生长。最近一项研究则从乳腺癌中找到了这样的例子。癌症基因组相关的研究已经有20年的历史,基因组中2%的蛋白质编码序列对于研究者们来说已经是丰富的保藏,其中研究者们已经找到了数百种与癌症发生相关的基因突变,从而促进了多种癌症靶向疗法的开发。     

小鼠白内障基因突变方式、分布及基因定位

哺乳动物发育相关的功能基因的鉴定多来源于自发或诱发突变的小鼠。小鼠白内障作为较易鉴定的性状,目前业已明确的突变多达140余个。自发突变的小鼠主要来源于大规模饲养,诱发突变主要通过X射线与ENU处理获得,基因敲除与转基因小鼠亦可获得白内障性状。已知的白内障相关基因分布于小鼠20条染色体,其中以1号染色体最多,并常于小鼠胚胎时期起始表达。小鼠白内障表型多由单基因突变引起,突变的确定主要通过F2代家系全基因组扫描、精细定位、单倍型分型与测序验证等程序。本文从小鼠白内障基因突变来源、基因分布、基因定位与基因表达等角度较为全面的阐述了小鼠先天性白内障的研究进展。     

突变体p53研究进展

抑癌基因突变是癌症发生过程中一个极为关键的事件。p53作为体内最重要的抑癌基因之一, 在人类癌症中发生突变的频率高达50%。同时, p53突变也是人类遗传病Li-Fraumeni综合征的主要病因。p53最常见的突变形式是错义突变, 所形成的突变体p53不但失去了野生型p53的抑癌功能, 而且还获得了一系列类似于癌基因的功能, 促进了肿瘤的进程。文章拟对突变体p53的结构功能改变, 获得癌基因活性的分子机制, 以及近年来对封闭突变体p53活性所进行的探索等研究方向所取得的进展做一综述。     

靶向AML突变的CRISPR/Cas9基因敲除文库构建

摘要 目的：构建靶向约200个AML基因突变的sgRNA基因敲除文库,为进一步探索诱发AML的信号通路网络奠定基础。方法：TCGA对200名AML病人进行了全基因组或全外显子组测序,鉴定出约2000个AML相关基因突变,从中选出了约200个突变两次或以上的基因作为靶向基因;接着,从Brie文库中挑选出相应基因的sgRNA序列,每个基因对应4条sgRNA;利用Gibson组装酶连接到慢病毒载体内,得到sgRNA文库;之后,采用pSSA荧光素酶基因报告系统鉴定文库sgRNA的切割活性;对文库进行高通量测序鉴定;用慢病毒包装文库,并测定病毒滴度。结果：1、构建了一个靶向约200个AML突变的sgRNA基因敲除文库;2、pSSA荧光素酶基因报告系统鉴定文库sgRNA具有切割活性;3、鉴定的7个单克隆质粒序列完全正确;4、高通量测序鉴定文库丰度和均一性符合要求;5、用慢病毒包装成病毒文库,测定病毒文库滴度为4.4×10⁷符合后续实验要求。结论：成功构建了靶向约200个基因突变的sgRNA敲除文库,可用于大规模地筛选诱发AML的基因突变,为探索AML发生、发展的分子机制以及药物靶点奠定基础。     

一个中国Gilbert综合征家系的遗传学分析

对一个中国汉族Gilbert综合征遗传家系致病基因突变位点进行鉴定,以期了解该病的分子遗传学基础。首先提取先证者基因组DNA,PCR扩增尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶UGT1A1基因的5个外显子,以琼脂糖电泳鉴定PCR产物,纯化后直接测序鉴定。基因扫描显示,与血清胆红素水平密切相关的UGT1A1基因在第1和第5外显子存在纯合突变,而 UGT1A1基因启动子区域和内含子/外显子剪接边界位点序列未检测到突变。进一步对其他家系成员该基因的相应位点进行突变检测,结果显示他们在第1和第5外显子也存在杂合突变,其中还有两个成员在启动子区域检测到(TA)插入突变。对家系成员未抗凝新鲜血液进行生化检测证实了基因突变分析的结果。综合以上结果发现该家系三种突变并存,致病因素为第1和/或第5外显子突变,为显性遗传,两种突变位点纯合导致先证者出现严重胆红素代谢功能障碍。该家系因此成为Gilbert综合征突变位点及其致病机理研究的一个典型临床病例。     

人类基因组突变热点区的简并度特异基因

突变热点区域是基因突变相对集中的区域,在生物的遗传和变异中有特殊的地位.针对特殊条件下发生突变形成的突变热点区域进行了相关研究.而人类基因组序列的测定和人类基因框架图的绘制,为在全基因组范围内进行突变热点研究提供了条件.分析了人类基因组中2 831个基因突变热点区域上简并度的性质,对突变热点区集中在高简并度区或者低简并度区的基因生物学功能进行了分析和分类.研究的焦点集中在某类功能的基因简并度特性一致的情况上.对搜集到的基因简并度特性利用聚类计算进行分析,找到了一些特殊的功能类,属于其中某类功能的基因能够通过聚类分析聚合到一起,从而说明简并度特性也是相近的,这为从基因的简并度特性预测表达物的功能提供了线索.     

反义寡聚脱氧核糖核苷酸对P21合成的抑制作用

癌基因本是存在于人类基因组中的一组正常的基因。在许多恶性疾病中,它表现出基因突变或过度表达?下常的ras基因产物在控制细胞的生长和分化中起?要作用,该基因的质或/和量发生改变,都可引起细胞的生长异常而恶变。早在1982年,张惠萍等就用病毒癌基因v-ras作探针,从正常人的基因组文库中克隆出四个不同的与ras相关的DNA序列。其中两个与Ha-ras密切相关,两个与Ki-ras     

Science:组蛋白单点突变可导致罕见儿童癌症

正近日,国际学术期刊Science发表了一项最新研究进展,他们发现一种组蛋白编码基因发生缺陷与儿童恶性肿瘤的发生有关。来自美国威斯康星麦迪逊大学的Peter W.Lewis表示,大多数癌症的发生需要多个突变的共同作用,而他们发现的这个基因突变本身就足以导致形成肿瘤。组蛋白除了用于形成核小体,帮助进行基因组的压缩包装,还在基因的激活和沉默过程中发挥重要作用。有研究发现一些儿科肿瘤中包含高频的组蛋白H3错义突变,但是其中的致癌机制仍然没有得到研究。     

两株超级广泛耐药结核分枝杆菌全基因组比较分析

【目的】结合现有数据,通过对两株临床超级广泛耐药的结核分枝杆菌全基因组的测序和分析,发现其型别相关的突变位点,解释发生广泛耐药的基因组突变机制。【方法】利用Solexa第二代测序技术对两株广泛耐药结核分枝杆菌(FJ05194和GuangZ0019)进行全基因组测序分析。以H37Rv为参考序列得到两株广泛耐药菌株的单核苷酸多态性(SNPs),构建系统发育树鉴定菌株型别,判断突变位点中型别相关和非型别相关的SNPs。定位SNPs所在的基因组区域,对型别相关的突变基因进行KEGG通路的富集分析,对非型别相关的突变基因和间隔区判断是否与耐药相关。【结果】两株广泛耐药菌株分别属于Lineage2和Lineage4型别,两菌株在碱基替换方面存在差异性,Lineage2型别相关的基因功能富集于ABC转运蛋白和核苷酸切除修复的通路。耐药方面,发现了已知的耐药相关基因的突变(rpoB、katG、rpsl、gyrA、gyrB、embB和ethA等),但卷曲霉素和卡那霉素相关的rrs、tlyA和eis启动子区域未发生突变,不足以解释其耐药性的产生。与最新报道的候选耐药基因比较,发现了卷曲霉素和卡那霉素相关的突变(Rv1393c、Rv0265c和narX等)和外排泵相关的pstB、Rv2333c和Rv2687c突变。【结论】结核分枝杆菌Lineage2型别相关的SNPs中含有影响结核分枝杆菌突变率和耐药性的突变。对于两株超级广泛耐药的结核菌,已知的激活药物或药靶相关的单耐药基因突变集合不能完全解释其广泛耐药性,还涉及新候选结核耐药基因、外排泵和补偿等其他潜在机制的相关基因突变。     

增强子的鉴定及其在肿瘤研究中的应用

增强子是一类增强靶基因转录活性的DNA顺式作用元件。但是增强子与靶基因的方向和距离不确定,大大增加了研究增强子调控的靶基因及其作用机制的困难。已有大量研究显示,增强子的突变或功能异常与疾病发生发展相关;仅有少量研究报道增强子通过促进靶基因的表达,引发癌症或产生抗药性。目前与癌症发生发展和在癌症治疗过程中抗药性产生相关的增强子尚未得到充分鉴定,这些增强子的调控机制也未得到充分解析。本文对目前可在全基因组水平上预测和鉴定增强子以及解析增强子调控机制的方法进行总结和对比,并对近几年增强子在肿瘤诊断、治疗和发生发展机制中的研究进展进行综述。期望本文为筛选与癌症发生发展相关的增强子和解析这些增强子的调控机制提供参考,为提高癌症的诊断和制定癌症的治疗策略提供新的视角。     

RET原癌基因与肿瘤相关性研究的进展现状

RET原癌基因是一种重要的癌症驱动基因,与人类多种肿瘤的发生、发展密切相关。RET相关肿瘤的发病机制包括RET基因激活性点突变与RET基因融合突变。近年来,针对致癌性RET基因融合突变开发的精准靶向药物取得了突破性进展。综述了RET原癌基因与肿瘤发生、发展相关性研究及近年来临床诊疗方面的研究进展,旨在为RET基因突变癌症患者的精准化诊疗提供参考,并通过精准高效地抑制RET基因突变,提高疾病缓解率和控制率。     

抗肿瘤多肽9R-P201诱导下的肝癌HepG2细胞转录组测序分析

旨在探索多肽9R-P201处理肝癌HepG2细胞后基因融合、单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP)突变、可变剪接等事件,并分析差异表达基因所参与的生物学进程与信号通路,以期解析多肽9R-P201在转录组水平对肝癌细胞的调控。通过转录组测序检测9R-P201处理肝癌HepG2细胞前后基因差异表达情况,tophat-fusion软件检测基因融合,SAMTOOLS软件检测SNP位点,r MATS软件鉴定可变剪接,使用基因本体(Gene Ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)富集分析方法对差异表达基因进行功能富集分析。结果共检测到可变剪接事件276个、SNP位点5 557个、基因融合事件45个;同时共得到显著差异表达基因403个,其中上调269个而下调134个,基因的功能富集分析结果显示差异表达基因显著富集细胞生长、迁移等肿瘤相关生物进程,并参与多条与癌症相关的信号通路。研究表明在9R-P201诱导HepG2细胞后,导致表达差异基因显著与肿瘤生物学进程和通路相关,并发生了大量可变剪接、SNP突变、基因融合等事件,这暗示着该多肽有望作为后续肝癌介入治疗潜在药物分子。     

Ret：一种受体酪氨酸激酶及其基因突变与疾病

RET是一个在转化中发生重排的原癌基因,且因此行为而得名.它编码细胞膜受体酪氨酸激酶,初步研究表明它介导的信号转导途径较为独特.RET基因突变与人类4种癌症的发生相关：甲状腺乳头状腺癌存在RET基因与其他基因多种重排;多发性内分泌腺瘤2型,家族遗传甲状腺髓样癌等存在7个位点点突变;先天巨结肠疾病与RET基因缺失相关.因此近年来备受关注.对Ret蛋白的结构功能,RET基因突变对Ret蛋白功能的影响及与人类相关疾病的关系作一综述.     

小鼠的遗传学研究

自20世纪初,小鼠的遗传学研究从宠物农场进入哈佛大学的实验室只有短短一百年的历史;但是,由于小鼠基因组与人类基因组高度同源、小鼠基因组改造手段非常成熟以及小鼠近交系、突变系和工具小鼠品系种类繁多,小鼠遗传学已成为发育生物学、功能基因组学和疾病机理研究的核心研究领域,小鼠也成为最重要的模式生物之一。近年来,随着小鼠基因组序列测序的完成,不同小鼠近交系品系特异的微卫星标记或单核苷酸多态性不断被发现,小鼠生理生化表型分析手段和数据也越来越完善,这些前期工作导致了目前大规模的基因剔除计划、基因突变计划及构建和分析重组近交系计划的实施。这些计划可能构成未来10￣20年中生命科学和医学研究领域的最重要的内容之一。