肿瘤: 一种蛋白质组病

恶性肿瘤的发生是一个涉及多因素、多基因的多阶段病理过程. 以往的研究主要集中在基因组和转录组分析. 随着人类基因组计划的完成, 肿瘤研究开始进入“后基因组时代”, 肿瘤蛋白质组学应运而生. 蛋白质作为基因功能的主要执行者, 一方面在肿瘤发生发展过程中扮演重要角色, 另一方面在很大程度上决定正常细胞和肿瘤细胞之间的差异(如异型性、恶性特征等). 本文提出, 肿瘤是一种蛋白质组病, 并根据肿瘤比较蛋白质组、表达蛋白质组、功能蛋白质组和结构蛋白质组研究进展, 从肿瘤发生发展过程中蛋白质(组)表达水平及状态、蛋白质翻译后修饰、蛋白质相互作用及网络调控等三个方面进行阐述. 该观点的提出, 将为肿瘤发病机制的研究开辟新的领域, 为肿瘤的诊断(如生物标志物筛选)和筛选(如药物新靶标)提供新的思路, 具有重要的科学意义和临床应用价值.     

鼻咽癌转录组学研究的现状与进展

转录组学是一门在整体水平上研究某一时刻某一细胞中基因全部转录本种类、结构和功能及转录调控规律的学科,它为研究鼻咽癌不同发病阶段的分子机理和调控网络提供全新的手段.现简要介绍鼻咽癌不同发病阶段相关易感/抑瘤基因的分离鉴定及其功能研究,各阶段基因转录谱和转录调控网络的构建等方面的研究现状和进展.     

基于高通量转录组测序技术的无精子症患者睾丸组织比较转录组分析

本研究探讨不同程度无精子症患者睾丸组织的转录组差异,了解差异表达基因(DEG)在功能、分类和代谢通路的不同,揭示无精子症患者精子发生分子机制,为促进男性不育研究的发展提供理论基础.选取1份非梗阻性无精子症和4份梗阻性无精子症患者睾丸组织样品(从无精子到有精子),进行RNA提取和文库构建,利用Illumina HiSeqTM2500高通量测序,构建无精子症患者睾丸组织转录组文库,并用生物信息学方法进行分析.结果发现,样品比对基因组数据库的平均比对率为94.38%,共检测2 242个属于预测新的蛋白质编码基因的转录本.得到差异表达基因统计结果为:NOA vs. OA1基因上调8 045,下调1 150;OA1 vs. OA2基因上调1 538,下调420;OA2 vs. OA3基因上调1 275,下调1 690;OA3 vs. OA4基因上调1 834,下调1 853.比较5例无精子症睾丸组织的差异基因KEGG,主要富集在RNA降解通路、基底细胞瘤通路、癌通路、黑色素生成通路和调节干细胞多能性等信号通路. PRM1、PRM2、TNP1、UBXN6、CXCL16、NUPR2、CCDC136和CRISP2等基因的表达呈递增趋势,并具有时序特异性.此外,5例无精子症睾丸组织的表达基因有不同程度的基因融合.综上,基因融合可能和无精子症相关,并且不同程度无精子症患者睾丸组织的差异表达基因数量、功能、分类和代谢通路不同.本研究筛选出精子发生、精子运动等差异表达基因,丰富了无精子症患者睾丸组织转录组信息,为开展无精子症患者睾丸组织相关基因及分子调控机制的研究奠定基础.     

不同水分条件下杜鹃花转录因子的转录组分析

为了解杜鹃花(Rhododendron pulchurum)转录因子在干旱胁迫下的表达模式,利用高通量测序技术,对不同水分条件下"白凤4号"叶的转录因子表达谱进行分析。结果表明,在不同水分处理间有34~161个差异表达的转录因子,杜鹃花响应不同水分的转录调控主要是通过ERF、b HLH和MYB基因的表达协同完成的;干旱胁迫时,特异调动了NAC的差异表达和WRKY、b ZIP、PLATZ的上调表达,干旱后复水时特异调动了GATA表达来调控。RT-q PCR验证结果表明,基因表达趋势与测序结果一致,证明了测序结果的有效性。这为明晰杜鹃花抗旱的分子机理及分子育种奠定了理论基础。     

启动以细胞为基本功能单元的系统人类基因转录组研究

基因组学、分子生物学和细胞生物学等基础生命科学领域前沿的概念和技术都在高速形成和发展,这些领域和新概念、新技术的不断融合推动生命科学研究从一个生长点到又一个新的生长点。人类基因组研究将在未来的五到十年里,从以一个基因组为对象的研究进入到以每个体基因组为对象的研究。基因功能和功能相关性的研究也将进入到以细胞为单元的研究,转录组研究必将成为这一研究的基础和出发点。转录组研究包括转录组的构成、调控和与蛋白质组的关联等基本部分,以及在临床诊断和药物研发中的应用。在生理状态下,每一种细胞中基因的共有和特异功能最终构成物种的生长、发育和演化。在病理状态下,每一种细胞中基因的变异和失控最终导致器官、组织、乃至个体的衰亡。人类转录组研究是基因功能研究的最基本层次之一,作为基因产物的RNA和蛋白质在这个层次上的存在、变化、关联和在细胞间的差异构成转录组研究的基本内容。     

华根霉液态培养生产脂肪酶不同形态菌体的转录组差异分析

【背景】作为发酵工业中一类重要的生产菌株,丝状真菌目的产物的形成与菌体形态有着紧密的联系。华根霉(Rhizopus chinensis)CCTCC M201021是从我国传统酿造浓香型白酒大曲中筛选到的一株丝状真菌,其生成的包括脂肪酶在内的酶蛋白具有较高的工业应用价值。【目的】华根霉(Rhizopus chinensis)CCTCC M201021在脂肪酶液态发酵中形成两种不同形态菌体,发酵表现差异明显。本研究考察华根霉不同菌体形态及其细胞代谢在转录组水平的内在差异。【方法】基于RNA-Seq高通量转录组测序,分别对液态培养获得的不同形态华根霉菌体高表达和显著差异表达的转录基因进行功能分析。【结果】两种形态菌体转录组存在明显的差异。利用RPKM值对表达量最高的前20个基因进行分析,聚集态菌体高表达基因主要为不同类别的核糖体蛋白,而分散态菌体中与细胞形态相关的几丁质酶及与信号传导相关的基因也是高表达基因。在两种形态菌体显著差异表达的20个基因中,除了涉及代谢的基因有明显不同外,分散态菌体中也有一些涉及"细胞过程与信号"的基因上调表达显著。两种形态菌体中独有表达基因总体表达量均较低,但聚集态菌体独有表达基因在基因种类和表达量上都要明显高于分散态菌体。同时,转录分析表明,华根霉脂肪酶在聚集菌体中较高的生产水平与脂肪酶基因的高水平转录有关。【结论】菌体形态的差异显著影响了华根霉的转录组,不仅不同形态菌体高表达基因和显著差异表达基因有明显不同,而且功能相同的蛋白在不同菌体形态下也多是由不同基因表达,它们可能承担着不同的作用。总体而言,华根霉聚集态菌体中存在更为复杂的生理过程,而分散菌体中受到信号的传导和调控似乎更多。菌体形态的改变可能是细胞分化的结果,伴随着菌体对细胞微环境改变的一种响应。研究结果为深入了解丝状真菌形态分化的内在机制及其影响提供了一些线索。     

转录组与蛋白质组整合分析在生物学研究中的应用

在一个有机生物体中,基因表达的主要环节包括转录和蛋白质合成,mRNA是基因表达的中间体,蛋白质是基因功能的执行体。要了解具体的基因表达调控过程,需要对mRNA和蛋白进行同步监测,通过比较蛋白质组学和转录组学的数据,在转录水平和蛋白水平上整合分析,将两者联系起来。理论上讲,从生长条件和状态相同的细胞、组织或器官获得的转录组与蛋白质组数据之间应该具有较高的相关性,然而大量文献报道了转录组和蛋白质组的表达趋势不相关甚至负相关的情况。综述了转录组和蛋白组测序技术的原理、特点,转录组和蛋白组整合分析的优势,以及其在动物、植物和微生物研究中的应用,同时分析造成基因转录水平和蛋白水平表达趋势不一致的原因,为分子生物学和多组学研究提供一定的参考。     

基于转录组测序的卤虫卵生和卵胎生相关基因表达研究

为揭示卤虫(Artemia)不同繁殖模式的发生机制, 文章通过构建孤雌生殖卤虫卵生和卵胎生差异转录组文库并结合生物信息学分析, 对两种繁殖模式间的差异表达基因进行查找筛选, 然后利用qRT-PCR对候选繁殖模式相关基因的表达进行分析。转录组测序显示有1452个差异表达基因, 包括601个上调基因和851个下调基因。根据差异表达基因GO功能分类结果可知, 注释到生物过程、细胞组成和分子功能的unigene分别有1243、306和530个。KEGG富集分析结果显示差异基因显著富集在抗原加工和核糖体通路中。结合转录组分析, 进一步筛选得到6个生殖相关基因, 并针对不同繁殖模式下的卤虫进行qRT-PCR, 结果表明, 6个生殖相关基因在卵生卤虫卵巢中的表达量均显著高于卵胎生卤虫。此外, 对6个候选生殖相关基因编码的蛋白质保守结构域进行预测, 发现均与之前报道的相应基因保守结构域一致。综上所述, 研究所选择的6个基因可能影响参与了卤虫的生殖过程。研究结果为孤雌卤虫繁殖模式分子机制调控的研究提供了基础信息, 有助于完善卤虫的生殖生物学理论。     

基于转录组筛选黑安格斯牛肉质性状关键调控基因

为了对黑安格斯牛肉质性状关键调控基因进行筛选,本研究分别以3头24月龄的黑安格斯牛和西门塔尔牛背最长肌为试验材料,在运用Illumina HiSeqTM技术对所有样品进行转录组测序后利用生物信息学方法和相关软件对测序结果进行归类分析.通过分析得到黑安格斯牛与西门塔尔样本间的差异表达基因有409个,其中上调基因115个,下调基因294个.进一步分析发现与肉质性状相关的基因PARD表达量在黑安格斯中显著高于西门塔尔(P＜0.01),对此运用RT-qPCR技术进行验证得到的实验结果与转录组结果一致.这些研究结果不仅表明黑安格斯牛中的PPARD表达量比西门塔尔牛的高,还说明该基因对牛的肉质具有一定的调控作用,也对宁夏地区安格斯牛的选育及核心安格斯牛种群的建设具有一定的参考价值.