酵母SOD1基因缺失突变体应答刚果红胁迫的转录组学分析

SOD1基因编码的铜锌超氧化物歧化酶是酵母细胞中最重要的抗氧化酶. 前期研究发现,SOD1基因缺失(sod1Δ)导致酵母细胞对真菌细胞壁抑制剂刚果红(Congo red, CR)的敏感性增加,提示细胞抗氧化能力与细胞壁稳定性相关. 本研究采用酵母全基因组表达谱芯片,比较了CR胁迫条件下,野生型酵母细胞和sod1Δ酵母细胞的转录表达谱. 结果表明,与野生型酵母细胞相比,sod1Δ酵母细胞中260个基因发生了显著差异表达(140个基因表达上调、120个基因表达下调). 随机选取12个差异表达基因采用定量PCR验证,结果与芯片分析结果一致. 差异表达基因功能主要涉及细胞壁(几丁质合成)、细胞代谢、细胞防御(抗氧化和热冲击蛋白)、蛋白质合成以及大量功能未知基因. 进一步研究发现,CR处理后,细胞壁几丁质含量和细胞内氧化应激指标丙二醛(MDA)含量在sod1Δ酵母细胞中显著升高,而在野生型酵母细胞中无明显变化,与芯片筛选差异表达基因的生物学功能分析结果一致. 本研究提供了在全基因组水平上对SOD1基因与细胞壁应激反应之间关联的新认识.     

RASSF1A对黑色素瘤A375细胞基因网络的影响

RASSF1A(Ras association domain family 1 isoform A)是定位于染色体3p21.3区域的抑瘤基因,编码一个由340个氨基酸残基构成的微管相关蛋白.该基因在包括恶性黑色素瘤在内的多种肿瘤中因启动子高甲基化而表达沉默.本研究建立了RASSF1A稳定表达的恶性黑色素瘤A375细胞系,通过全基因组表达谱基因芯片分析RASSF1A过表达对A375细胞基因表达谱的影响,发现RASSF1A引起184个基因表达上调,26个基因表达下调.通过Realtime RT-PCR对部分差异表达基因进行验证,结果表明与芯片筛选结果一致.RASSF1A影响的差异表达基因功能上归属于细胞生长与增殖、细胞周期、细胞凋亡、细胞间黏附、信号传导等生物过程.采用STRING软件构建了RASSF1A影响的差异表达基因调控网络,结果表明RASSF1A调控的差异表达基因构成一个高连接度的基因网络.其中,炎症细胞因子、转录因子位于网络中央.RASSF1A通过影响炎症细胞因子与转录因子之间的表达,影响A375细胞基因网络,调节黑色素瘤恶性生物学行为.     

应用基因芯片分析甘蓝型油菜柱头特异表达基因

以甘蓝型油菜(Brassica napus)野生型(宁油10号)及其柱头授粉功能缺失突变体FS-M1为材料,使用油菜基因表达谱芯片筛选甘蓝型油菜柱头特异表达基因。在含有16 540个基因的油菜基因表达谱芯片中(43 803探针),获得了4 410条差异表达探针,选择部分差异表达基因进行实时定量PCR,所得结果与芯片检测结果相吻合。其中,野生型较FS-M1显著上调且获得209个功能注释的探针,对应198个基因,这些特异表达的基因主要富集在水解酶、转移酶、氧化还原酶和转录因子中;涉及较大的基因家族包括:细胞色素P450基因、GDSL脂肪酶/水解酶基因、ABC转运蛋白基因、myb转录因子基因、bHLH转录因子基因、过氧化物酶家族和受体激酶基因等。推测这些基因与甘蓝型油菜柱头发育及授粉功能有关。     

高盐低温胁迫下水稻叶细胞ROS清除系统的相关基因表达

采用Affymetrix水稻表达谱芯片,分析高盐和低温胁迫下水稻叶细胞内ROS清除系统的相关基因表达状况,探讨在响应非生物胁迫过程中水稻植株体内抗氧化防卫体系的积极作用。结果表明:(1)水稻叶细胞内ROS清除系统涉及187个基因和/或EST,由抗氧化的非酶类物质如抗坏血酸、谷胱甘肽、生育酚等和抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)等组成。(2)在低温逆境下,籼稻(i-93-11)叶细胞表达上调基因(2倍以上,下同)有5个,下调(0.5倍以下,下同)基因有2个;粳稻(j-NJ-1)叶细胞表达上调基因5个,下调基因6个。(3)在高盐胁迫下,籼稻(i-93-11)叶细胞表达上调基因有31个、下调基因13个;粳稻(j-NJ-1)叶细胞表达上调基因27个,下调基因25个。(4)高盐和低温胁迫下水稻叶细胞ROS清除系统相关基因的表达在籼粳稻间存在较大差异,并根据水稻基因表达谱芯片数据构建了水稻响应高盐和低温胁迫ROS清除网络图。     

应用cDNA微阵列技术研究EB病毒LMP1介导的鼻咽癌中转移相关基因的表达

探讨EB病毒基因组编码的癌蛋白LMP1对鼻咽癌细胞中转移相关基因表达的影响.采用蛋白质印迹法检测在强力霉素(Dox)诱导下,鼻咽癌细胞系pTet-on-LMP1 HNE2(L7细胞)中LMP1表达的时效和量效关系.应用cDNA微阵列技术建立诱导性LMP1介导鼻咽癌细胞中转移相关基因差异表达谱;运用RT-PCR验证cDNA微阵列筛选差异基因表达的可靠性.与LMP1不表达的L7细胞比较,LMP1高表达的L7细胞中7个基因的表达显著上调,12个基因的表达显著下调.随机选择其中4个基因进行RT-PCR,结果显示,这些基因表达阳性,且与微阵列中的变化趋势一致.LMP1可能通过激活和/或抑制一些转移相关基因的表达而参与鼻咽癌转移过程.     

氦氧饱和高气压暴露对铜绿假单胞菌PAO1基因表达的诱导调节

研究氦氧饱和高气压暴露对铜绿假单胞菌基因表达谱的系统影响,对急性毒力基因表达的调节。用全基因组DNA芯片分析技术比较菌株暴露前后基因表达谱差异;RT-PCR方法验证部分差异表达基因;用分光光度法在细胞水平验证弹性蛋白酶含量;小鼠染毒法观察暴露组细菌毒力在整体动物水平的变化。基因表达谱分析结果表明,铜绿假单胞菌暴露12 h差异表达基因达243个、72 h差异表达基因为1 168个。72 h差异表达基因中与细菌应激响应、蛋白折叠、转录调节、菌毛和鞭毛合成、毒力因子调节与合成、细菌外膜蛋白和抗原合成的基因大量上调;部分基因的RT-PCR验证结果与芯片结果一致;细胞水平验证结果显示暴露72 h细菌毒力表型增强。因此,氦氧饱和高气压暴露对铜绿假单胞菌基因表达谱有明显影响,对急性侵袭性感染毒力因子基因表达水平有正向诱导调节作用。     

转萝卜过氧化物酶基因Rsprx1提高毕赤酵母抗盐性

为探讨转萝卜过氧化物酶基因（Rsprx1）提高毕赤酵母(Pichia pastoris)抗盐性机理,用不同浓度NaCl处理转基因酵母GSRP25和野生型酵母GS115,检测菌体生长、相对无机盐含量、过氧化物酶活性和同工酶谱及某些抗性基因表达．实验结果表明,在YPD培养条件下,转基因酵母的过氧化物酶活性和菌体生长速率高于野生型酵母,其过氧化氢酶（CTT1）、热休克蛋白（Hsp12）、Rsprx1基因表达和K+/Na+比值均高于野生型．醛脱氢酶（ALD3）的mRNA表达在两者之间没有差异．在BMMY培养条件下,转基因酵母菌体生长速率和过氧化物酶活性显著高于野生型酵母．因此,转基因酵母通过增加过氧化物酶基因表达提高过氧化物酶活性,改变细胞的某些基因表达和无机盐相对含量,从而提高酵母抗盐能力．     

应用微阵列技术筛选PS1TP1基因转染细胞差异表达基因

阐明乙型肝炎病毒(HBV)前-S1蛋白反式激活蛋白1(PS1TP1)的表达对于肝细胞的基因表达谱的影响.应用基因芯片技术对于pcDNA3.1(-)和pcDNA3.1(-)-PS1TP1分别转染的HepG2细胞的基因表达谱进行分析.以肝癌细胞系HepG2基因作为模板,应用聚合酶链反应(PCR)技术扩增PS1TP1基因片段,以常规的分子生物学技术构建表达载体pcDNA3.1(-)-PS1TP1.以脂质体技术转染肝母细胞瘤细胞系HepG2,提取总RNA,逆转录为cDNA,与转染空白表达载体pcDNA3.1(-)的HepG2细胞进行DNA芯片分析并比较.在4096个基因表达谱的筛选中,发现有8个基因表达水平显著上调,14个基因表达水平显著下调.PS1TP1基因的表达对于肝细胞基因表达谱有显著影响.DNA芯片技术是分析反式调节靶基因的有效技术途径.     

酿酒酵母PMT1与PMT3双基因缺失对细胞寿命的影响

研究蛋白质O-甘露糖转移酶(Protein O-mannosyltransferase,PMT)家族中PMT3基因缺失,以及PMT1与PMT3双基因缺失对酵母细胞复制性寿命的影响。采用一步基因置换法构建PMT3基因缺失酵母菌株(pmt3Δ),基于基因同源重组的原理,构建PMT1和PMT3双基因缺失酵母菌株(pmt1Δpmt3Δ);显微镜下分离和计数酵母子细胞的数目,统计酵母细胞复制性寿命。与野生型酵母细胞的平均复制性寿命(26代)比较,pmt3Δ菌株(24代,P0.05)和pmt1Δpmt3Δ菌株(25代,P0.05)的平均寿命均无明显变化,差异无统计学意义。酵母PMT3单基因缺失,以及PMT1和PMT3双基因缺失均不影响细胞的复制性寿命。     

酿酒酵母对数生长后期代谢重构的全基因组表达谱芯片分析

为了探讨酵母进入对数生长后期以后酒精生产速度降低的原因,我们利用酵母表达谱芯片技术对酿酒酵母细胞从对数生长中期进入对数生长后期时的全基因组表达谱进行了分析,发现酵母在对数生长中期的表达谱非常稳定,而一旦进入对数生长后期.则出现明显的代谢重构现象.许多氨基酸合成和代谢相关的基因、离子转移以及与能量的生成和储存等功能相关的基因出现了不同程度的上调;而许多涉及酵母转座和DNA重组的基因则表达下调;一些中心代谢途径也发生了代谢重构.包括:琥珀酸和α-酮戊二酸生成途径基因的一致上调,都与氨基酸合成和代谢相关基因表达的结果相吻合.结果表明:由于氨基酸合成的需求量增加,进入对数生长后期酵母的代谢转向TCA循环和乙醛酸循环,导致酒精的生产速率降低.     

巴斯德毕赤酵母Orm1蛋白在细胞生长和内质网功能维持方面的功能

【目的】鉴定巴斯德毕赤酵母ORM1基因;研究ORM1基因缺失对毕赤酵母生长、内质网压力应答、细胞钙稳态调节和活性氧水平等方面的影响。【方法】利用生物信息学软件对毕赤酵母Orm1蛋白进行序列比对和分析;利用PCR介导的同源重组法构建orm1Δ缺失菌株,将回补质粒p IB1-ORM1转入orm1Δ菌株构建回补菌株;研究ORM1基因缺失对毕赤酵母生长的影响;以Fluo-3 AM染色法测定胞质钙含量;以DCFH-DA染色法分析胞内活性氧水平;以实时荧光定量PCR技术研究ORM1基因缺失对毕赤酵母非折叠蛋白应答、钙稳态和抗氧化系统基因表达的影响;使用试剂盒分析毕赤酵母抗氧化系统过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性及谷胱甘肽(GSH)的含量。【结果】在毕赤酵母基因组数据库中比对出酿酒酵母Orm1和Orm2的同源蛋白,并将该蛋白编码基因命名为ORM1;毕赤酵母ORM1基因缺失导致细胞生长受到明显抑制,对衣霉素引起的内质网压力敏感性增强,非折叠蛋白应答激活,细胞钙稳态紊乱,活性氧积累,抗氧化系统激活。【结论】由于非折叠蛋白应答、钙稳态调节、活性氧积累等均与内质网功能息息相关,因此,巴斯德毕赤酵母ORM1基因编码的Orm1蛋白在细胞生长及内质网正常功能的维持过程中发挥重要作用。     

白假丝酵母CFL1基因通过转录调控参与氧化压力应答

【背景】CFL1基因是白假丝酵母高铁还原酶基因,介导胞外铁离子的还原,在白假丝酵母胞内铁稳态的维持方面发挥着重要作用。【目的】研究CFL1基因调节氧化压力应答的分子机制。【方法】采用液体培养及巨噬细胞模型,测定CFL1缺失对氧化压力耐受性和杀伤巨噬细胞能力的影响;使用羟基自由基清除剂二甲基亚砜(DMSO)分析其对缓解氧化压力敏感性的影响;采用实时荧光定量PCR分析CFL1缺失对氧化压力应答基因表达的影响;采用过氧化氢酶(CAT)活性测定方法研究CFL1缺失对CAT1基因表达的影响;通过构建WT-CAT1-GFP和cfl1Δ/Δ-CAT1-GFP菌株分析过氧化氢酶基因过表达对cfl1Δ/Δ氧化压力敏感性的影响。【结果】白假丝酵母CFL1基因的缺失会造成杀伤巨噬细胞能力的减弱,氧化压力应答基因表达的下降。过氧化氢酶基因的过表达则能恢复与野生型几乎一致的氧化压力水平。【结论】CFL1基因通过转录调控参与白假丝酵母氧化压力应答过程。     

利用表达谱基因芯片筛选溃疡性结肠炎差异表达基因

目的:利用人类全基因组表达谱芯片技术,分析溃疡性结肠炎患者和健康者基因表达谱差异,筛选出溃疡性结肠炎相关基因。方法:采用Trizol法提取8例溃疡性结肠炎患者和8例健康对照者结肠粘膜组织总RNA并纯化,逆转录合成c DNA,利用荧光染料Cy3标记aa UTP,转录合成标记的c RNA,并与Agilent人类全基因组表达谱芯片杂交,扫描荧光信号图像,对芯片原始数据进行归一化处理,利用倍数差异和t检验计算筛选出相关差异表达基因,采用DAVID在线分析系统进行基因的功能注释和关联分析,明确差异基因的生物学功能,并对部分差异表达基因进行实时荧光定量PCR验证。结果:筛查出溃疡性结肠炎结肠粘膜组织差异表达基因4132个,其中上调基因2004个,下调基因2128个。选取6条差异表达基因进行PCR验证,结果有3条基因表达上调,3条基因表达下调,表达趋势与芯片结果一致。结论:溃疡性结肠炎患者与健康对照者基因表达存在明显差异,分析这些差异表达基因有助于我们探索溃疡性结肠炎的发病机制,为疾病的治疗提供理论依据。     

Affymetrix基因表达谱芯片在新疆维吾尔族与汉族胰腺癌组织样本间差异表达基因筛选中的运用

目的:运用基因表达谱芯片筛选并分析新疆维吾尔族与汉族胰腺癌组织样本间的差异表达基因。方法:收集我院2014年1月至2016年6月间行手术切除的维吾尔族与汉族胰腺导管细胞癌组织并提取总RNA,选取经Nanodrop 2000与Agilent 2100仪器质检合格的样本总RNA采用Affymetrix基因表达谱芯片筛选出差异表达基因并绘制统计图,运用基因本体(GO)分析及信号通路(Pathway)分析对这些差异表达基因的生物信息进行汇总分析。结果:通过基因表达谱芯片分析,新疆维吾尔族与汉族胰腺癌组织样本间共检测到1063个基因存在差异表达,在维吾尔族胰腺癌标本中显著上调表达的基因共281个,差异表达倍数最高的为IGLV1-44基因(差异倍数:9.99)下调表达的基因共782个,差异表达倍数最高的为CPB1基因(差异倍数:33.76);在Gene Ontology数据库中共检索到815个上述差异表达基因具有明确的GO分类,差异表达倍数最高的为CPB1基因(差异倍数:33.76);Pathway分析中共检测到30条信号通路包含有上述差异表达基因,共涉及196个基因,其中以FAK信号通路差异表达基因富集程度最高,差异表达倍数最高的基因为COL11A1基因(差异倍数:5.02)。结论:基因表达谱芯片分析结果显示,在新疆维吾尔族与汉族胰腺癌组织样本间存在大量的差异表达基因,这些基因与胰腺癌的增殖分化、侵袭转移及多药耐药等特性密切相关,且参与了多条生物体内重要信号转导通路的调控。     

西伯利亚蓼谷胱甘肽转移酶和半胱氨酸合成酶基因在酿酒酵母中的共表达

谷胱甘肽转移酶和半胱氨酸合成酶在清除活性氧(reactive oxygen species,ROS)中起重要作用。采用0.36 mol.L-1NaHCO3对西伯利亚蓼(Polygonum sibiricum)进行胁迫处理, 荧光定量PCR分析表明这2个基因的表达受盐胁迫强烈诱导。为了分析2个基因是否具有抗盐能力以及其相互协同能力, 从cDNA文库中获得谷胱甘肽转移酶(GST)和半胱氨酸合成酶(CS)2个基因, 分别将GST、CS和GST+CS转入酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)中, 并分别命名转基因酵母为ty-gst、tycs和ty-gc。在1 mol.L-1 Na2CO3和5 mol.L-1 NaCl胁迫处理下, 转基因酵母(ty-gst、ty-cs和ty-gc)的耐盐能力均明显高于野生型酵母(wy), 而三者之间并无显著差别。在0.4 mol.L-1 NaCl胁迫处理下, 转基因酵母(ty-gst、ty-cs和ty-gc)的抗氧化酶类相关基因SOD1、SOD2、GPX1和GPX3的表达量均低于野生型酵母(对照)(wy), 而CTA1表达量均高于野生型酵母(对照)(wy)。转基因酵母ty-cs在0.4 mol.L-1 NaCl胁迫处理前后其超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化氢酶(catalase, CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GPX)的活性均表现为最高。     

转录因子XBP1S基因表达谱差异分析

目的 应用基因表达谱芯片技术了解XBP1S在肝细胞中可能上调或下调的基因,了解其可能的调节功能线索.方法 构建pcDNA3.1（-）-XBP1S真核表达载体,转染HepG2细胞,同时以空载体pcDNA3.1（-）处理相同细胞系作为对照.48 h后制备细胞裂解液,提取mRNA,应用基因表达谱芯片技术对差异表达mRNA进行检测和分析.结果 构建的表达载体经过限制性内切酶分析和DNA序列测定,证实准确无误,提取高质量的总mRNA并进行逆转录成为cDNA,进行基因表达谱芯片技术分析.经过差异基因表达谱的筛选,发现HepG2细胞转染XBP1S以后,有38个基因表达水平显著上调,30个基因表达水平显著下调.结论 成功构建XBP1S的真核表达载体pcDNA3.1（-）-XBP1S,运用基因表达谱芯片技术成功筛选了XBP1S转染细胞后的差异表达基因,这些差异表达基因包括细胞周期、蛋白质的翻译合成及运输、能量代谢、体内免疫调节、细胞凋亡及细胞内的信号转导等方面起重要作用及肿瘤发生相关的基因,为进一步阐明XBP1S可能存在的调控机制及XBP1S蛋白可能的生物学功能提供理论依据.     

转辽宁碱蓬SlNAC4拟南芥差异表达基因分析

以实验室前期获得的转SlNAC4基因拟南芥(Arabidopsis thaliana)和野生型拟南芥为材料, 通过基因芯片技术检测其基因表达谱。结果表明, 与野生型拟南芥相比, 转SlNAC4基因拟南芥中差异表达的基因共有3 094个。 通过GO分析, 发现与非生物胁迫相关的差异基因共有195个, 与生长发育相关的差异基因共有47个, 其中包含MYB和WRKY转录因子基因。KEGG分析表明, 差异表达基因主要涉及植物激素信号转导和油菜素内酯合成等信号通路。进一步选择部分差异表达基因进行实时荧光定量PCR分析, 所得结果与芯片检测结果一致。该研究结果表明, SlNAC4可直接或间接地调控多个下游基因的表达, 进而调控植物的生长发育, 提高其抗逆性。     

酿酒酵母对数生长后期代谢重构的全基因组表达谱芯片分析

为了探讨酵母进入对数生长后期以后酒精生产速度降低的原因, 我们利用酵母表达谱芯片技术对酿酒酵母细胞从对数生长中期进入对数生长后期时的全基因组表达谱进行了分析, 发现酵母在对数生长中期的表达谱非常稳定, 而一旦进入对数生长后期, 则出现明显的代谢重构现象。许多氨基酸合成和代谢相关的基因、离子转移以及与能量的生成和储存等功能相关的基因出现了不同程度的上调; 而许多涉及酵母转座和DNA重组的基因则表达下调; 一些中心代谢途径也发生了代谢重构, 包括: 琥珀酸和a-酮戊二酸生成途径基因的一致上调, 都与氨基酸合成和代谢相关基因表达的结果相吻合。结果表明: 由于氨基酸合成的需求量增加, 进入对数生长后期酵母的代谢转向TCA循环和乙醛酸循环, 导致酒精的生产速率降低。     

小鼠脑微血管内皮细胞与新生隐球菌GXM作用后基因表达谱分析

目的探索新生隐球菌GXM能否影响脑微血管内皮细胞基因的表达,为进一步研究隐球菌嗜中枢性的分子机制提供线索。方法使用Roche Nimble Gen 12×135K小鼠基因表达谱芯片,筛选小鼠脑微血管内皮细胞系b End.3与不同浓度新生隐球菌GXM作用后差异表达的基因;结合基因本体论(Gene Ontology),使用top GO进行差异基因GO分析,结合GO语义挖掘与隐球菌侵袭中枢神经系统能力相关的差异表达基因的信息;采用荧光实时定量PCR对重要基因PIK3C2G和ADAMDEC1的表达水平变化加以验证。结果 b End.3细胞与新生隐球菌GXM作用前后基因表达对比发现,实验组GXM(90μg/m)组总共有402个基因表达上调,296个基因表达下调,GXM(180μg/m)组总共有421个基因表达上调,564个基因表达下调,细胞膜、细胞骨架、磷酸肌醇-3-激酶活化、1-磷酸肌醇-3-激酶活化、细胞紧密连接等生物过程差异表达基因较为富集;对PIK3C2G基因和ADAMDEC1基因表达水平变化进行荧光定量PCR验证,结果与芯片结果一致,基因表达水平不同程度上升,且与GXM浓度正相关。结论新生隐球菌GXM能够影响脑微血管内皮细胞基因表达,PIK3C2G基因、ADAMDEC1基因表达上调可能和隐球菌穿越血脑屏障有关。