基于生物分子网络分析的精神分裂症功能模块挖掘

精神分裂症(schizophrenia, SCZ)是一种影响人类生命健康和生存质量的复杂性精神疾病,其遗传机制涉及多个生物分子的相互作用。本研究从分子水平挖掘与SCZ相关的功能模块,可为SCZ的基础研究提供新思路。首先,通过蛋白质-蛋白质互作知识引导扩展SCZ风险基因,构建SCZ特异性基因网络;随后,利用Newman分解算法挖掘功能模块,并通过拓扑学分析及泊松分布检验确定每个功能模块的拓扑属性和核心基因;最后,对功能模块进行功能学分析,根据富集到的通路类别评估功能模块之间的相互作用。结果显示,共提取了14个功能模块,均具备无标度网络性质。对所得功能模块进行拓扑学分析,共挖掘出102个核心基因,包括已知与精神分裂症相关的基因(例如EGFR、HAX1、IL1R1、RALGDS等)和尚未有相关报道的基因(例如SVIL、DNAJA1、RABAC1、STX6等)。通过富集分析发现这些功能模块参与多条生物学通路,包括细胞凋亡、ErbB信号通路、细胞周期、磷脂酶D信号通路、PI3K-Akt信号通路等。功能模块分析显示,大部分功能模块不是单独发挥作用的,它们共同影响SCZ的发生发展,具有共享的发病机制。     

基于转录组的楠木MYB转录因子的挖掘及分析

楠木(Phoebe zhennan)为樟科常绿乔木,是国家二级重点保护树种。楠木生长缓慢,木材形成所需周期较长,其原因有待进一步深入分析。近年来转录因子已成为植物分子生物学研究的热点,高通量测序技术的应用和发展促进了转录因子的挖掘和深入分析。该研究基于我国特有濒危树种楠木的转录组数据,通过与拟南芥基因组MYB转录因子进行对比,对楠木MYB转录因子进行挖掘和生物信息学分析,并结合功能预测和不同组织表达对其进行深入分析。结果表明:从楠木转录组数据中,共挖掘出82个MYB转录因子,这82个MYB转录因子蛋白质所含氨基酸数目为50~1 121个、分子量为5.907~123.64 k Da,整体表现为亲水性不稳定蛋白,以α-螺旋和无规则卷曲为主要二级结构元件。序列比对和进化树分析表明,楠木MYB转录因子的结构域有高度保守性,含有[W]-X(19)-[W]-X(19)结构;82个Pz MYB可分为22类,参与生长发育、次生代谢、逆境响应等过程,与功能预测分析结果相一致。同时,在楠木茎和叶中,差异表达Pz MYB数目为18个,其中上调10个、下调8个。该研究结果不仅对楠木MYB转录因子的挖掘和功能分析以及分子生物学研究奠定了基础,而且还对其遗传改良和分子育种具有参考价值。     

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.     

基于转录组测序的花烟草低温胁迫响应转录因子挖掘

为了鉴定参与花烟草低温胁迫的转录因子,对花烟草幼苗进行了4℃低温处理,并在处理后12 h采集其幼苗样本,提取总RNA后,采用高通量测序技术,进行了转录组测序。在对差异表达基因进行GO及KEGG分析的基础上,对参与其中的转录因子进行了挖掘,并采用qRT-PCR的方法,对转录组测序的结果进行了验证。结果表明,低温处理后,花烟草基因表达量变化在2倍以上的基因有8388个(P<0.01),其中,上调表达4229个,下调表达4159个。这些差异表达基因的功能归类于生物过程、细胞组分及分子功能3大类69个GO条目,并显著富集在40条KEGG代谢通路中。同时,在低温胁迫下,花烟草有118个转录因子的表达发生了显著改变,其中,上调表达82个,下调表达36个。这些转录因子属于28个家族,其中,数量最多的为NAC家族19个,其次为ERF家族16个、MYB家族15个、WRKY家族15个。本研究的结果为花烟草低温响应分子机制的研究提供了借鉴。     

基于转录组的八角挥发油合成相关基因挖掘与分析

为更好地挖掘八角(Illicium verum)挥发油合成相关基因，该文对挥发油性状差异显著的优良无性系桂角69号及普通品种砧01号叶片进行了转录组测序及组装注释，并对差异表达基因进行了GO分类和KEGG通路分析。结果表明：(1)转录本经组装后获得84 182条序列，使用NR、NT、Swiss-Prot、KEGG、KOG、GO和Pfam数据库进行序列比对，共注释了59 161条序列，筛选出30 572个差异表达基因。与砧01号相比，桂角69号叶片中上调基因有15 025个，下调基因有15 547个。(2)GO分类结果显示共有20 287个差异基因被注释。KEGG分析结果表明，有21 600个差异基因被注释到133条KEGG通路上，其中挥发油合成相关的单萜生物合成通路、萜类骨架生物合成通路、苯丙素合成通路中的芳樟醇合酶、月桂烯合酶、香叶基香叶基焦磷酸合酶、肉桂酰辅酶A还原酶、咖啡酸3-O-甲基转移酶、肉桂醇脱氢酶等关键酶基因呈差异表达。(3)转录因子分析发现差异表达基因分布于31个转录因子家族，其中MYB家族序列数量最多。该文利用转录组测序技术分析八角优良无性系与普通品种叶片的差异基因及...     

基于转录组数据藏波罗花WRKY转录因子鉴定与表达分析

为了解在藏波罗花中转录因子WRKY基因家族的结构和组织特异性表达情况,进而为其特征成分萜类化合物的合成与调控提供一定的借鉴,本研究从藏波罗花的转录组数据中共鉴定出了38个WRKY转录因子,进行生物信息学分析。根据WRKY转录因子保守结构域将38个藏波罗花WRKY转录因子分为三类（Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ）,长度为115～623。表达量分析结果表明,有16个转录因子在叶和根中差异表达,其中10个在叶中显著上调,6个在根中显著上调。选取了5条WRKY转录因子进行qRT-PCR验证,结果与转录组数据相一致,表明转录组数据可靠。这些在藏波罗花中不同组织之间的差异WRKY转录因子可能在应对极端环境和介导组织特异性次生代谢产物方面发挥作用,这也为后续探究植物在应对高海拔极端环境和次生代谢产物的合成与积累提供一定的帮助。     

基于转录组学的蓖麻耐盐基因的挖掘

为获取蓖麻耐盐基因的序列信息,挖掘盐胁迫下差异表达基因及相关代谢途径,本研究以盐胁迫（300 mmol/L NaCl）处理0、12和24 h后通篦5号的幼苗真叶为试验材料,借助高通量测序技术进行转录组测序分析。结果表明,在盐胁迫12 h和24 h分别有4822和3103个差异表达基因。对共有的1872个差异表达基因进行共表达模式聚类分析,发现这些基因共有3种表达模式。KEGG代谢通路分析结果显示,缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸降解（ko00280）、植物昼夜节律调控（ko04712）以及淀粉和蔗糖代谢（ko00500）3个通路在盐胁迫适应过程中显著富集;GO功能富集分析结果显示,多数差异表达基因被富集到生物过程中,其中细胞进程（GO:0009987）和响应非生物胁迫（GO:0009628）过程富集到差异表达基因的数目最多。另外,共有19个转录因子参与蓖麻的盐胁迫响应。植物激素信号转导通路中有42个差异表达基因,其中有97.6%的基因分别在12 h和24 h是上调表达的。此外,还筛选出包括光合作用途径、抗氧化调节、Na+、K+和Ca2+转运相关参与蓖麻幼苗盐胁迫的差异表达基因。qRT-PCR结...     

转录组分析挖掘油菜耐旱基因

本研究选用耐旱性好的甘蓝型油菜品系YAU200908为材料,通过对干旱胁迫下根和叶的转录组进行分析,发现干旱胁迫下根中和叶中差异表达Unigene分别为9 419个和13 230个,其中上调表达的略多于下调表达的。并对差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)进行COG、GO等功能分类和生物信息学分析,挖掘出20个unigene参与了YAU200908抗旱反应,它们分别是转录因子4个、渗透调节4个、蒸腾作用调节4个、活性氧清除2个及ABA水平调控6个。本研究对油菜耐旱分子机制的解析及耐旱品种选育提供了一定的依据。     

基于转录组数据的桔小实蝇微卫星位点信息分析

以桔小实蝇为材料,从其转录组数据库中筛选功能微卫星(EST-SSR)序列,并进行SSR位点的信息分析.共获得1890个EST-SSR位点,可用于引物设计的SSR数为1296个.EST-SSR平均分布频率为1/10.21 kb,但这种分布频率在不同重复类型SSR之间相差很大.其中,三碱基重复SSR在该种昆虫的EST-SSR中出现的频率最高,结合其他文献推断三碱基重复可能是所有昆虫EST-SSR的优势类型.本文共设计了42对桔小实蝇EST-SSR引物,其中有18对引物可以扩增得到预期大小的条带.最后,探讨了基于转录组数据发掘昆虫SSR的前景和挑战,以及进行转录组EST-SSR筛选时应注意的问题.
     

基于丹霞梧桐转录组数据的EST-SSR标记开发

以丹霞梧桐转录组序列为基础,开发丹霞梧桐EST-SSR标记位点,并利用其对丹霞梧桐群体进行遗传多样性分析,评价丹霞梧桐群体的遗传多样性水平,为丹霞梧桐的合理利用和保护提供依据。应用Primer 3.0、Gen Al Ex6.3、FSTAT和MS-tools等软件进行引物设计和相关遗传参数分析。17858个SSR位点分布于79920个unigene序列,SSR位点密度为1/4.78 kb。SSR重复基序中,三核苷酸(43.64%)为优势核苷酸,其次为四核苷酸(23.52%)和二核苷酸(15.54%)。三核苷酸和二核苷酸优势重复基序分别为AAG/CTT和AG/CT。以16个样本为材料,从设计的73对引物中共筛选出16对多态性EST-SSR引物,多态性信息含量(PIC)的平均值为0.546,所开发位点具有较高的多态性。主成分分析(PCA)表明,这些位点具有很好地鉴别不同地区样本,甚至单株的能力。3个群体的遗传多样性参数对比结果表明,丹霞梧桐群体具有中等程度的遗传多样性,其期望杂合度(He)的变化范围为0.550～0.605。地质、历史气候变化及人为干扰等因素可能是造成丹霞梧桐群体偏离哈代-温伯格平衡的主要原因。本研究所开发的EST-SSR多态性位点可为丹霞梧桐遗传结构分析和分子辅助育种等相关研究奠定良好基础。     

基于转录组测序数据识别黑猩猩RNA编辑位点

使用转录组测序(RNA-Seq)数据识别黑猩猩RNA编辑位点,探索了RNA编辑的识别机制以及潜在的功能影响．基于黑猩猩RNA-Seq数据与基因组序列的比对信息发现RNA-DNA错配位点,并构建编辑位点候选集．从中滤除基因组或转录组测序质量低的位点,其他的过滤条件包括3′端测不准、覆盖度、SNP位点以及估算的编辑水平．构建二项分布统计模型和Bonferroni多重检验滤除候选集中的随机错误,得到RNA编辑位点．选取落在已知基因上的编辑位点进行功能分析,并用Two Sample Logo软件分析编辑位点上下游序列的特征．识别出黑猩猩12种碱基替换型RNA编辑位点8 334个,其中有41个编辑位点改变原有的氨基酸,另有3个编辑位点落在microRNA(miRNA)潜在靶基因的种子结合区．统计学分析表明,分别有640和872个RNA编辑位点存在组织和性别差异．上下游碱基频率分析表明,多种类型的编辑位点紧邻碱基具有显著偏好．结果显示, RNA编辑在黑猩猩体内大量存在,且潜在具有重要的生物学功能,为进一步深入研究灵长类RNA编辑的机制奠定了基础．     

基于转录组数据的密花香薷SSR位点特征分析

利用MISA软件对密花香薷转录组42362条Unigene进行SSR位点搜索,并对其SSR序列结构及分布特征进行了分析。结果表明:(1)密花香薷转录组Unigene序列中共检测到17564个SSR重复序列,分布于11903条Unigene上,出现频率为28.10%,平均每3200 bp出现一个SSR位点。(2)单、二、三核苷酸重复类型为密花香薷转录组SSR位点的主导基序类型,占总SSR位点的97.27%,3种主导基序类型中,单核苷酸所形成基元类型数量最多,共检测到169个基元类型(51.22%),单核苷酸(A/T)n基元类型占明显优势,二核苷酸重复类型(AG/CT)n基元类型占优,分别占总SSR位点的50.60%和12.17%。(3)单核苷酸SSR位点所包含重复次数最多(49),重复次数介于10~66,同一基序类型不同重复次数所形成的SSR位点数量差异较大,随重复次数的增加,SSR位点数呈下降趋势。(4)密花香薷转录组二至六核苷酸基序SSR序列长度集中在12~30 bp区间,共包含有8190个SSR位点,占所统计SSR位点的95.60%,1589(≥20 bp)个SSR序列具有极高的多态性,占所统计SSR位点的18.54%。综合出现频率、分布密度、基元重复次数和长度变异等多个研究结果发现,密花香薷转录组检索到的SSR序列表现出较高的多态性潜能,具有较大的开发价值。该研究为后续密花香薷SSR分子标记引物开发奠定了理论基础。     

基于短序列测序数据的四倍体拟南芥转录组研究

为了促进对四倍体拟南芥(A.suecica)的研究,阐明多倍体植物在染色体加倍过程中遗传物质的变化,从而在分子层面上解释多倍体植物的环境适应和进化机制,描述了一套基于第二代测序技术的转录组短序列组装和生物信息学分析方法.通过对23 000 000条来至于Illumina测序平台的序列数据进行SOAPdenovo组装,以...     

基因转录表达数据的生物信息挖掘研究

基因表达是生物体中最重要和最基础的生物学过程和分子活动,生物体正是通过调控不同基因表达而实现生长发育和抵御刺激等生命活动.转录组测序是目前在生物医学研究中应用最为广泛的高通量检测基因表达的技术,也促进了大量针对转录组数据的生物信息挖掘方法和工具的发展.本文就基因表达中的转录组数据分析和挖掘方法进行了综述,从已有大规模转...     

多年宿根甘蔗的转录组分析及差异基因挖掘

甘蔗(Saccharum hybirds)宿根性直接关系到甘蔗生产成本和种植效益,品种、环境和栽培措施均会影响甘蔗宿根能力,但品种的种性是影响宿根性最关键因素。国内外从分子生物学层面解释甘蔗宿根性差异的文献鲜见报道,从转录水平分析不同宿根年限GR2号和ROC22号基因表达的差异。结果表明：转录组测序共得到100 558条转录本和25 582条Unigene。获得53 790条Unigene的注释结果,分别在NR、Swiss-Prot、KEGG、COG、KOG、GO和Pfam数据库进行比对。GO功能注释共分成三大类,51小类,6年宿根蔗注释到1 029个差异基因,3年宿根蔗注释到3 391个差异基因。主要KEGG代谢通路有8条,分别涉及植物激素信号转导,淀粉和蔗糖代谢,甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢,苯丙素生物合成,同源重组,DNA复制,错配修复及植物病原体相互作用。筛选出脱落酸(ABA)相关差异基因6个,分别为脱落酸不敏感蛋白2基因(ABI2)、bZIP转录因子超家族蛋白、碱性亮氨酸拉链型转录因子基因(ABI5)、aba响应元件结合因子1基因(ABF1)、G-box结合因子基因(GBFs)...     

利用RNA转录组数据库挖掘肿瘤细胞EZH2基因候选转录因子

转录因子的筛选是基因转录调控研究的重要环节。通常人们通过候选转录因子基序(motif)结构域的DNA结合序列是否存在于靶基因启动子而进行筛选。基因表达相关性是发现基因间相互作用的一种有效手段。利用已有的多种人类基因组转录组公共数据库,通过对已知转录因子与靶基因共转录关系分析,本研究发现,肿瘤细胞系大百科全书(CCLE)基因共转录相关系数可作为筛选候选转录(抑制和激活)因子的新方法。对所挖掘出的7个与EZH2基因转录高度相关的候选转录因子(TCF7L2、PML、TBP、PHF8、RBBP5、MYBL2、NRF1)进行实验验证,发现PHF8和NRF1过表达(或敲降)确实促进(或抑制)EZH2基因转录;染色质免疫共沉淀实验和荧光素酶报告基因结果亦证实,PHF8和NRF1能够结合EZH2基因启动子DNA,提示PHF8和NRF1可能是EZH2基因的转录因子。     

基于转录组数据高通量发掘沙葱萤叶甲微卫星引物

【目的】沙葱萤叶甲Galeruca daurica(Joannis)是近年来在内蒙古草原上猖獗发生为害的一种新害虫。本研究从其高通量转录组数据中查找微卫星序列,并进行微卫星位点的信息分析和微卫星引物的发掘,将为进一步研究沙葱萤叶甲遗传多样性及遗传分化奠定必要的基础。【方法】应用软件MISA对沙葱萤叶甲转录组中72 352条unigenes的数据进行搜索。【结果】共找到3 880个微卫星位点,分布于3 277条unigenes中,其主要重复类型为单核苷酸重复(80.85%),其次为三核苷酸重复(11.08%),再次为二核苷酸重复(7.37%)。单核苷酸重复中主要是A/T基序,占总量的77.76%。从1 814条unigenes中成功设计出2 160对引物,从中随机选取10对引物对沙葱萤叶甲DNA进行扩增,结果全部扩增出目的 DNA片段。【结论】利用沙葱萤叶甲转录组数据开发微卫星引物是可行的,本研究开发的微卫星引物为研究沙葱萤叶甲种群遗传学和功能基因组学奠定了必要的基础。     

基于地黄转录组数据的SNP标记开发与地黄指纹图谱构建

地黄(Rehmannia glutinosa)是一种具有较高药用价值和经济价值的植物。准确的品种鉴定对地黄种质管理和育种至关重要,使用SNP分子标记来鉴定地黄种质和构建指纹图谱对地黄分子标记育种提供了新方法。利用地黄转录组数据和SRA数据库中的3个地黄转录组数据比对,寻找候选SNP,用PCR技术扩增和序列分析研究28个地黄品种候选SNP变异。从地黄转录组数据中获得了102 075条Unigenes,其中共有SNP位点35 339个,发生频率为0.51/kb;从中随机选取40个候选SNP位点,设计引物39对,用PCR和序列分析从中筛选出7对好的SNP引物,包含8个多态性好的SNP位点;利用最终筛选出的8个SNP位点构建地黄指纹图谱,可以将17个不同地黄种质区分开,可用于地黄种间和种内品种的鉴定。