基因功能富集分析的研究进展

基因功能的富集分析已成为高通量组学数据分析的常规手段,对于揭示生物医学分子机制具有重要意义.目前已有上百种基因功能富集分析的方法和工具.根据所解决的问题和算法的原理,这些方法可大体分为过代表分析、功能集打分、基于通路拓扑结构和基于网络拓扑结构4大类.本文对这4大类方法的原理及其中的典型方法进行了综述,并讨论了基因功能富集分析结果的冗余性问题及建立标准数据集的必要性.     

调控通路内基因表达的相关性分析

本研究从基因表达调控通路的角度分析了基因功能与基因表达之间的关系,利用7套酿酒酵母基因芯片表达谱数据和通路数据库（KEGG和CYGD）所提供的信息,应用我们研制的Genehub软件分析研究了同一基因表达调控通路内的基因在mRNA表达水平上的相关性,共涉及16条通路,495个基因。通过Pearson相关系数和Spearman相关系数两种相似性测度的分析,我们发现有94%（15条）的基因表达调控通路内的基因在大于等于4套的表达谱数据中是共表达的,以上结果从基因表达调控通路的角度,证实了基因功能与基因表达之间存在着一定的相关性。     

RNAi的触发机制及其在哺乳动物基因功能分析中的应用

RNAi是外源和内源性dsRNA在细胞内诱导具有同源序列的基因瞬时或稳定表达抑制的现象,是一种在实验室中进行基因功能分析的强大工具.本文将对RNAi的触发机制、哺乳动物细胞内触发RNAi的3种触发子(siRNA、shRNA、shRNAmir)及RNAi在基因功能分析中的研究进展作一综述.     

RNA干扰文库及其在功能基因组学研究中的应用

随着人类基因组大规模测序的完成,下一步的挑战是了解每一个基因的功能 . RNA 干扰文库为大规模基因功能筛选提供了可能 . 虽然用于线虫等模式生物的 RNAi 文库,已经证明是大规模基因功能筛选的有效方法,但这些文库不能用于高等动物的细胞 . 自 2003 年以来,用于人的细胞和哺乳动物细胞的 RNAi 文库取得了突破,相继出现构建已知基因 RNAi 文库和构建随机 RNAi 文库的报道,并成功地应用于大规模基因功能的筛选 . RNAi 文库作为一种简单、高效、大规模、高通量的功能基因组学研究的工具,将在基因功能研究、发现新的药物靶基因、发现疾病相关基因等方面有广阔的应用前景 .     

干细胞多能性信号调控机制研究进展

多能性干细胞是一类具有体外无限自我复制和分化为体内多种细胞类型能力的多潜能细胞,是研究基因功能、建立疾病模型和促进再生医学领域发展的一种重要工具。自1981年小鼠胚胎干细胞建立以来,科学家们已经先后成功地建立了灵长类、人、大鼠的胚胎干细胞和小鼠、大鼠的上胚层干细胞等。但是,目前研究表明,维持人、灵长类胚胎干细胞的多能性信号通路与维持小鼠、大鼠胚胎干细胞的截然不同,而与维持小鼠、大鼠上胚层干细胞的信号通路比较类似。因此,该文对目前研究较多的维持小鼠胚胎干细胞、人胚胎干细胞和小鼠上胚层干细胞的多能性信号通路进行了综述,希望能够对其它物种的多能性干细胞研究提供有益的借鉴。     

重症肌无力风险基因挖掘

目的:挖掘重症肌无力(Myasthenia gravis,MG)可能的风险基因。方法:通过人工挖掘在Pub Med数据库收集重症肌无力风险基因,通过Gene数据库获取重症肌无力风险基因编号,用以表示基因或者其相应的蛋白。应用基因功能分析软件DAVID(http://david.abcc.ncifcrf.gov/)对重症肌无力风险基因进行KEGG通路富集分析,挖掘重症肌无力风险通路,进而对任意两个通路进行关联分析。应用基因功能分析软件DAVID的Gene Ontology,对MG风险基因进行功能注释,以P0.01来判定注释是否有显著意义。结果:(1)本研究挖掘出97个重症肌无力的风险基因,KEGG基因富集分析共筛选出44条与重症肌无力显著相关的通路,主要包括多种自身免疫性疾病相关通路、信号转导相关通路、肿瘤相关通路、抗原的加工提呈通路等等。(2)以上44条风险通路两两通路间均具有相关性(P.0.01)。结论:本研究共挖掘出44条重症肌无力风险通路,8个重症肌无力风险基因,分别为:NF-kB、TNFR、MEK、AP-1、Raf、MEK1/2、MSK1、TAPBP。其中,MEK同时出现在多个风险通路中,考虑其风险性更高。     

基因修饰工具猪模型的建立及应用

基因修饰工具动物模型是指对已知基因加以修饰建立的,能够作为工具,从而帮助实现其他目的基因修饰动物模型。工具动物模型在生物学研究和生物医药开发中具有非常重要的作用,尤其是基因修饰动物模型在基因功能和信号通路等生物学基础研究方面做出了突出贡献。猪不仅是重要的农业经济动物,由于猪在器官结构、大小以及生理代谢方面与人更加接近,因此,猪也是比较理想的生物医药大动物模型。近几年,由于基因编辑技术的突破,工具猪模型的建立取得了引人注目的进展,人们已先后培育出了细胞多能性示踪工具猪模型,如细胞谱系示踪工具猪模型,可用于重组酶介导的基因交换工具猪模型,免疫缺陷猪模型以及可用于体内基因编辑的基因修饰工具猪模型,这些工具猪已逐渐得到推广应用。本文重点拟对具有广泛用途的基因修饰工具猪模型的研究进展和应用进行综述。     

猪肺泡巨噬细胞感染PRRSV进程中差异表达基因及基因功能富集分析

猪呼吸和繁殖综合症病毒(porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)感染猪后会引起妊娠母猪严重繁殖障碍和仔猪呼吸困难及高死亡率,给养猪产业造成了巨大经济损失,因此挖掘PRRSV感染猪肺泡巨噬细胞进程中差异表达的基因及机理有重要意义。本研究对来自GEO数据库的PRRSV感染猪肺泡巨噬细胞sage表达谱数据GSE10346进行后续挖掘。先用sage软件处理,经sagemap注释得到上调已知基因49个,下调已知基因41个。利用AgBase网站上的GORetriever工具和GOSlim Viewer工具进行细胞组分(cellular component)、分子功能(molecular function)及参与的生物过程(biological process)分类后发现有4个基因与病毒的复制相关:其中IL8已有报道认为与抗PRRSV相关;TNF-α能够抑制PRRSV复制;PPIA可能与GP5蛋白胞外区中和决定簇与抗体发生作用的24位脯氨酸有关;ICAM-1在嗜中性粒细胞的产生中起关键作用,与病毒吸附相关。这4个基因与PRRSV的致病机制相关,可望用于抗PRRSV研究。进一步利用David在线工具进行基因功能富集分析后,发现几个免疫通路,如趋化因子通路,Toll-like受体信号通路和NOD-like受体信号通路具有检验显著性,这些免疫通路在PRRSV感染过程中起着一定作用,有望成为抗PRRSV的靶通路。     

植物转座子及其在功能基因组学中的应用

转座子作为插入突变原或分子标签被广泛应用于基因的分离和克隆,且因其 独特的性质已成为发现新基因和基因功能分析的有效工具。本文综述了植物转座子及其作为基因分离和克隆工具的研究进展,并讨论其在植物基因功能研究方面的应用。 Abstract:Transposons have been widely used for gene isolation and gene cloning as insertional mutagens or molecular tagging.Furthermore,due to special characteristics of transposons,transposons techniques will be a powerful tool for new gene discovery and gene functional analysis.This paper reviewed the developments of plant transposons in gene isolating and cloning,as well as its use in studying gene function in plant.     

病毒诱导的基因沉默及其在植物功能基因组研究中的应用

病毒诱导的基因沉默已成为研究植物功能基因组的重要工具. VIGS 体系因其方法简便、周期性短以及避免植物转化等诸多优点, 已在利用正向遗传学和反向遗传学寻找和鉴定基因功能方面发挥了日益重要的作用. 越来越多的植物病毒被改造成为VIGS 载体, 并已在植物发育、生物逆境、非生物逆境、细胞代谢、信号传导等基因功能研究方面得到了应用. 本文围绕VIGS的发展以及在植物功能基因鉴定中的应用及前景提出了展望.