仔猪BPI基因表达水平与大肠杆菌F18菌株感染的关系

文章利用已建立的苏太猪F18大肠杆菌病抗性和敏感性资源家系群体作为实验材料,分别选择8头35日龄左右生长性状基本一致的大肠杆菌F18菌株抗性和敏感性断奶仔猪,运用Real-time PCR方法检测BPI基因mRNA在断奶仔猪各个组织的分布情况,并比较其在大肠杆菌F18菌株抗性型和敏感型断奶仔猪个体间的差异表达水平,为探讨该基因在免疫和抗大肠杆菌F18菌株感染中的作用提供依据。结果表明,在对所有个体检测的11个组织中,BPI基因在心、肝、脾、肺、肾、胃、肌肉、胸腺、淋巴结中几乎不表达,或表达量很低,但在十二指肠和空肠中表达量很高。在十二指肠和空肠中,BPI基因在抗性组的表达量均显著高于敏感组的表达量(P<0.05)。由此表明,BPI基因对抗断奶仔猪肠道中大肠杆菌F18菌株的感染可能具有直接作用,并且个体对大肠杆菌F18菌株的抗性可能与BPI基因在肠道中表达量上调有关。     

CLP脓毒血症模型肝组织损伤芯片中差异基因及潜在通路分析

本文主要对大鼠、小鼠盲肠结扎穿刺术(CLP)脓毒血症模型进行分析,从模式动物角度发现潜在的脓毒血症相关基因,为脓毒血症诊疗提供理论依据。从NCBI-Gene Expression Omnibus数据库下载原始微阵列数据集,然后纳入盲肠结扎穿刺术脓毒血症及假手术组模型数据。运用生物信息学方法将数据标准化处理后,筛选差异基因进行富集分析和通路分析,并构建蛋白质相互作用关系网络,筛选出具有重要生理调节功能的核心蛋白质和关键候选基因。通过大鼠盲肠穿刺脓毒血症诱导后肝组织的差异基因表达芯片筛选,共获得350个能上调1. 5倍及以上的差异基因,1 337个能下调2倍及以上的差异基因;通过小鼠盲肠穿刺脓毒血症诱导后肝组织的差异基因表达芯片筛选,获得3 532个上调1. 5倍及以上的差异基因,4 020个下调1. 5倍及以上的差异基因;对上述芯片结果的差异基因取交集,得到29个共同上调表达1. 5倍以上的差异基因和84个共同下调表达1. 5倍以上的差异基因。利用String数据库对上述基因进行蛋白质-蛋白质的相互作用(PPI)网络分析,并利用David数据库从生物过程(BP)、分子功能(MF)、细胞组分(CC)和KEGG (Kyoto encyclopedia of genes and genomes)通路4个角度进行基因功能分析,发现共有10条通路与脓毒血症肝组织关系密切,其中最主要的通路为丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路,其次,缺氧诱导因子1(HIF-1)、叉形头转录因子的O亚型(FoxO)、乙型肝炎、血小板激活及胆汁分泌等通路调控也与脓毒血症相关。本研究为进一步探讨脓毒血症相关病理生理机制及诊疗方法提供了理论基础。     

大肠杆菌应激诱导基因表达谱芯片分析

应激是影响微生物发酵生产的重要因素。为挖掘细菌耐热和化合物胁迫等调控相关基因,揭示微生物应激反应调控的分子机制,采用Affymetrix全基因组表达谱芯片,对42℃热激和0.1 mol/L CaCl2处理的大肠杆菌E. coli基因谱进行分析。结果表明,应激处理菌体中共有583个差异表达基因,包括374个表达量上调和209个表达量下调差异基因;GO功能分类将差异表达基因分为34类,大部分差异基因的分子功能覆盖结合、催化和转运等生物学活性;差异基因KEGG分析显示富集在28个通路,以ABC转运蛋白、鞭毛组装、双组分系统、尿素循环和氨基酸新陈代谢以及Ⅲ型分泌系统等通路为主要代表;应激胁迫的E. coli主要通过噬菌体休克蛋白操纵子(psp)基因进行逆境适应性转录调节,同时伴随着酶和氨基酸的合成基因以及细胞氧化还原态平衡基因的调控变化。     

基于GEO和TCGA数据库分析促癌基因INHBA和抑癌基因CLCA4、CA4在结直肠癌中表达

目的:通过分析GEO数据库结直肠癌相关芯片集,寻找差异基因,并在TCGA数据库和GEO数据库进行验证,为结直肠癌的早期诊断寻找标志物。方法:分析GEO数据库结直肠癌相关芯片集GSE21510、GSE25071、GSE32323。分别分析差异基因,采用文恩图软件查找共同差异基因。进一步在TCGA数据库查找差异基因在结直肠癌中的表达及生存曲线。最后通过GEO数据库GSE24514验证差异基因的表达。结果:GSE21510,包含104例样本,共筛选出251个差异基因,其中上调基因146个,下调基因105个。GSE25071,包含50例样本,共筛选出669个差异基因,其中上调基因312个,下调基因357个。GSE32323,包含10例样本,共筛选出353个差异基因,其中上调基因115个,下调基因238个。在样本中上调基因为促癌基因,下调基因为抑癌基因。经文恩图分析,3个基因集交集共有15个基因,其中上调基因3个,下调基因12个。在TCGA数据库中查找差异基因的表达量和生存曲线,生存曲线选择结肠癌数据集,选取279个样本进行分析。根据差异基因的表达和生存曲线,最终确定促癌基因INHBA和抑癌基因CLCA4、CA4为结直肠癌的标志物。最后在GSE24514芯片集验证差异基因的表达。结论:通过GEO和TCGA数据库筛选及验证,发现在结直肠癌组织中INHBA基因明显上调,CLCA4、CA4基因明显下调。最终确定促癌基因INHBA和抑癌基因CLCA4、CA4可作为结直肠癌早期诊断的标志物。     

基于生物信息学技术筛选影响胶质母细胞瘤化疗敏感性 相关基因的研究

目的:应用生物信息学技术筛选影响胶质母细胞瘤(GBM)化疗敏感性的相关基因。方法:对2批胶质瘤患者BIOSTAR基因芯片进行分析。通过随访完善临床资料,筛选芯片中胶质母细胞瘤患者生存期长、短两组间的差异基因,明确差异基因参与的功能和通路,并构建与烷化剂相关基因的信号传导网络,结合芯片数据、患者预后和信号传导网络,筛选GBM化疗敏感性的相关基因。结果:两组芯片中间差异基因有503条。2批芯片的差异基因主要参与62项基因功能,主要参与31条信号传导通路。通过对差异基因功能、通路,烷化剂信号转导网络的分析,得到影响胶质母细胞瘤化疗敏感性的核心的差异基因IFNGR2、IL8、ITGA5、TNFRSF1B。结论:通过严谨的实验设计和科学的统计学判别,结合患者完整的生存资料,本研究成功地应用生物信息学技术对基因芯片的大量数据进行挖掘和分析,并筛选出了可能影响GBM患者预后和化疗药物敏感性的基因,为进一步功能实验和患者个体化治疗奠定了基础。     

草菇耐低温突变菌株Vtlt-1和原始菌株V23转录组差异的研究

为了培育草菇耐低温菌株与解析其耐低温的分子机制,采用紫外诱变的方法,选育出耐低温草菇菌株Vtlt-1,并利用表达谱芯片技术,比较突变菌株Vtlt-1与原始菌株V23的表达差异基因,筛选差异显著基因后利用GO（gene ontology）功能注释和KEGG（kyoto encyclopedia of genes and genomes）通路富集等方法分析,结果发现与V23相比Vtlt-1表达显著差异基因共有1 600个,其中704个基因上调表达,896个基因下调表达。针对差异基因的GO功能分类结果发现：生物学过程方面,差异基因主要分布在金属离子结合、氧化还原过程、碳水化合物的代谢与核酸的结合。细胞组分方面主要与细胞核相关;分子功能中,氧化还原活性以及解旋酶活性,依赖于ATP 的解旋酶活性、DNA指导的RNA聚合酶活性。KEGG注释结果发现差异表达基因主要富集在氨基酸与氮类物质的代谢、脂肪酸与生物碱的合成这两方面,此外还富集到核糖体的生物合成、细胞色素P450、RNA聚合酶、硫和氨基酸的代谢、核酸的修复等通路。这些结果为解析草菇耐低温机制提供分子依据和理论基础。     

细胞凋亡和代谢基因在转移倾向结肠癌中的研究

目的:应用基因微阵列技术初步筛选与不同转移倾向结肠癌相关的细胞凋亡和代谢相关基因,研究转移相关基因功能.方法:取结肠癌肝转移和无转移结肠癌组织,采用人全基因组表达谱芯片获得两组织的基因表达谱,分析比较两者之间细胞凋亡和代谢基因的差异表达情况;利用基因数据库检索结肠癌相关基因,分析基因功能.结果:应用含有16450个克隆(其中3869个未知)的cDNA微阵列分析发现,细胞凋亡或肿瘤相关基因中,2倍以上(Ratio值小于0.5或大于2.0)差异基因共216个,上调基因85个,下调基因129个.表达差异5倍以上(Ratio值小于0.2或大于5.0)共32个,上调基因10个,下调基因22个.在细胞代谢相关基因中,2倍以上(Ratio值小于0.5或大于2.O)差异基因共205个,上调基因86个,下调基因119个.表达差异5倍以上(Ratio值小于0.2或大于5.0)共15个,上调基因10个,下调基因5个.利用基因数据库检索分析发现5个基因与结肠癌转移关系密切.结论:结肠癌的发生和转移是多基因参与的,本实验应用基因微阵列技术发现细胞凋亡和代谢相关基因中发现5个基因与结肠癌转移关系密切.     

单核细胞与未成熟树突状细胞粘附相关差异表达基因筛选及相互作用分析

本研究目的是分析单核细胞(monocytes,mon)与未成熟树突状细胞(immature DCs,im DCs)两个不同发育阶段间差异表达基因的功能及其编码蛋白的相互作用,筛选出粘附相关的关键基因,并进行生物信息学分析。我们从NCBI(美国国立生物技术信息中心)公共数据平台GEO(Gene Expression Omnibus)下载基因芯片数据GSE15076,使用perl语言将探针id转换成gene symbol。利用R Bioconducto软件(RGui 3.3.1)解析原始数据并筛选差异基因。进一步利用STRING online工具筛选核心差异基因(可信度≥0.4),Cytoscape软件构造蛋白质相互作用网络图。对STRING online工具筛选核心差异基因进行京都基因与基因组百科全书(kyotoencyclopedia of genes and genomes,KEGG)分析。im DCs相对于mon表达的差异基因,过滤条件为Log FC2和adj.p.val0.01。通过分析,我们共找到1 223个差异基因,其中567个上调基因,656个下调基因,通过进一步筛选,在网络中的上调基因有399个,下调基因458个,主要涉及m TOR信号通路、细胞代谢、细胞粘附等功能。其中上调基因中CDH1,CD274等差异基因与细胞粘附密切相关,而下调基因中SELL、IL-6、TNF等差异基因与细胞粘附改变密切相关。因此,在单核细胞发育分化到未成熟树突细胞阶段,粘附相关基因的表达变化,对进一步深入理解im DCs独特的生物物理学特性和免疫学功能来说具有重要意义。为进一步研究DCs细胞粘附功能的分子机制提供指导。     

基于生物信息学技术筛选影响胶质母细胞瘤化疗敏感性相关基因的研究

目的：应用生物信息学技术筛选影响胶质母细胞瘤（GBM）化疗敏感性的相关基因。方法：对2批胶质瘤患者BIOSTAR基因芯片进行分析。通过随访完善临床资料,筛选芯片中胶质母细胞瘤患者生存期长、短两组间的差异基因,明确差异基因参与的功能和通路,并构建与烷化剂相关基因的信号传导网络,结合芯片数据、患者预后和信号传导网络,筛选GBM化疗敏感性的相关基因。结果：两组芯片中间差异基因有503条。2批芯片的差异基因主要参与62项基因功能,主要参与31条信号传导通路。通过对差异基因功能、通路,烷化剂信号转导网络的分析,得到影响胶质母细胞瘤化疗敏感性的核心的差异基因IFNGR2、IL8、ITGA5、TNFRSF1B。结论：通过严谨的实验设计和科学的统计学判别,结合患者完整的生存资料,本研究成功地应用生物信息学技术对基因芯片的大量数据进行挖掘和分析,并筛选出了可能影响GBM患者预后和化疗药物敏感性的基因,为进一步功能实验和患者个体化治疗奠定了基础。     

单核细胞与未成熟树突细胞的细胞骨架相关的核心差异基因表达的生物信息学分析

为进一步深入理解不同分化阶段树突状细胞(dendritic cells,DCs)的生物物理学特性和免疫学功能的差异。从CEO数据库获得CD14~+单核细胞(monocytes,mon)及其诱导而成的未成熟DCs(immature DCs,im DCs)的m RNA表达数据(芯片编号:GSE15076),利用R语言软件(RGui 3.2.3)解析原始数据并筛选差异基因。进一步利用STRING online工具筛选核心差异基因(可信度≥0.4),Cytoscape软件构造蛋白质相互作用网络图。对STRING online工具筛选核心差异基因进行京都基因与基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)分析。实时荧光定量PCR技术检测mon及im DCs部分核心差异基因CCNB1、CDK5、IL-6和TNF在基因水平上的表达情况。im DCs相对于mon表达的差异的基因共3 371个(im DCs与mon对比,表达变化倍数≥2,p值0.05),其中上调基因为2 396个,下调基因为975个,通过进一步筛选后获得上调基因655个,下调基因110个,主要涉及m TOR信号通路、细胞代谢、细胞粘附等功能。其中上调基因中CDK5、CCNB1等差异基因与细胞骨架改变密切相关,而下调基因中IL-6、TNF、CXCR4等差异基因与细胞骨架改变密切相关,这对进一步深入理解im DCs独特的生物物理学特性和免疫学功能来说具有重要意义。     

猪a1-岩藻糖转移酶基因(FUT1)M857位点遗传变异分析

肠毒素大肠杆菌 (ETEC) F18是引起仔猪断奶后水肿和腹泻病的主要病原菌, a-1岩藻糖转移酶(FUT1)基因是ECEC F18侵染猪小肠的受体蛋白基因。利用PCR-RFLP方法检测了1个野猪以及20个中外家猪猪种(群)共696个个体在FUT1基因开放阅读框架的857核苷酸位点的遗传变异, 结果表明: 在所有猪种中, 均未检测到抗性的AA型纯合子, 在外来猪种杜洛克和约克夏、国内猪种临高猪和杂交猪种中检测到AG型杂合子, 外来猪种中的皮特兰、长白猪以及除临高猪外的所有国内猪种和野猪均表现为极端的单态分布, 只有易感的GG基因型。研究结果提示, 中国地方猪种不具备抵抗ETEC F18大肠杆菌的遗传基础, 与外来猪种确实存在差异, 这种差异可能与各自不同的起源有关, ETEC F18抗性基因可能起源于欧洲野猪; 并推测猪种的生长速度与ETEC F18大肠杆菌病的发生具有密切的关系。     

Polymorphism of M307 of the FUT1 Gene and Its Relationship with Some Immune Indexes in Sutai Pigs (Duroc????Meishan)

The alpha (1,2)fucosyltransferase (FUT1) gene has been identified as a candidate gene for controlling the expression of the enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) F18 receptor. Polymorphisms were detected at the M307 position in FUT1 of a breeding base population of Sutai pigs and their correlations to immune parameters analyzed. After digestion by Hin6I, three genotypes were identified at M307, AA (frequency 0.235), AG (0.609), and GG (0.156), with significant deviation from Hardy-Weinberg equilibrium (P < 0.01). The hemoglobin and white blood cell count of the AA genotype pigs were significantly higher than those of AG and GG pigs (P < 0.05). The results indicated that AA pigs not only are resistant to edema disease and post-weaning diarrhea in piglets but also have relatively strong resistance to disease in general.     

感染球孢白僵菌的家蚕免疫应答差异表达基因分析

【目的】筛选家蚕Bombyx mori应对白僵菌Beauveria bassiana侵染的应答基因, 以进一步研究家蚕抵御真菌侵染的分子机制。【方法】采用新一代Solexa高通量测序技术对感染白僵菌及未感染白僵菌的对照组家蚕进行了测序分析, 筛选差异表达基因; 结合生物信息学工具分析差异表达基因的功能注释、 分类及涉及的信号通路等; 应用荧光定量PCR技术验证10个基因的差异表达。【结果】通过测序和生物信息学分析共获得377个差异表达基因, 其中表达上调基因236个, 下调基因141个; KEGG通路分析表明, 各通路中既有表达上调的基因, 也有下调基因; 12个上调基因、 26个下调基因参与3个显著性富集的KEGG通路, 即核糖体、 氨酰tRNA生物合成和剪接体通路。定量PCR与测序结果显示, 溶菌酶、 热激蛋白、 谷胱甘肽S-转移酶、 肽聚糖识别蛋白等与免疫应激相关的蛋白基因均呈现表达上调。【结论】本研究筛选获得的差异表达基因, 特别是上调表达的基因可能与家蚕应对白僵菌侵染的应答机制有关, 其中与免疫应激相关的蛋白基因如溶菌酶、 热激蛋白、 谷胱甘肽S 转移酶、 肽聚糖识别蛋白基因等可能直接参与了家蚕对白僵菌的免疫识别和防御, 研究结果为从分子水平阐明家蚕抵御真菌侵染的防御机制和白僵菌对家蚕的致病机理提供新的依据。     

低氧mtDNA3010A/G基因型变异诱导的lncRNA-mRNA共表达网络变化

目的: 分析mtDNA3010A/G变异在急性缺氧条件下的长链非编码RNA(lncRNA)和信使RNA(mRNA)的共表达网络变化,探讨关键lncRNA和mRNA在低氧诱导的基因表达调控中的作用。方法: 筛选线粒体DNA(mtDNA)3010-5178-10400的基因型组合A-C-C和G-C-C,以骨肉瘤细胞经溴化乙锭处理后形成的无线粒体细胞(ρ⁰206细胞)为供体,构建mtDNA3010A和mtDNA3010G基因型融合细胞。经1%O₂处理24 h后,采用lncRNA-mRNA共表达芯片检测两种融合细胞的差异表达lncRNA和mRNA,荧光定量聚合酶链式法验证差异显著的mRNA,运用生物信息学方法构建lncRNA-mRNA共表达网络,预测差异lncRNA的靶基因,并对差异显著的mRNA和预测靶基因进行基因本体(GO)和京都基因与基因组大百科全书(KEGG)预测分析。结果: 经1%O₂处理24 h后,与mtDNA3010G融合细胞相比,mtDNA3010A融合细胞表达上调的lncRNA有688个,超过2倍的有21个,表达下调的lncRNA有1098个,超过2倍的有4个;表达上调的mRNA有1151个,超过2倍的有14个,表达下调的mRNA有539个,超过2倍的有3个。结论: mtDNA3010A/G基因型变异在缺氧条件下能够影响lncRNA-mRNA调控网络的变化,差异表达的lncRNA和mRNA可能在低氧诱导的基因表达调控网络中发挥重要作用,有望成为从线粒体角度调控低氧反应的靶点。     

Relationship between the expression level of SLA-DQA and Escherichia coli F18 infection in piglets

The expression of SLA-DQA was assayed by Real-time PCR to analyze the differential expression between ETEC F18-resistant and -sensitive post-weaning piglets, and then to compare the expression levels of SLA-DQA in 11 different tissues from 8-, 18-, 30- and 35-day-old ETEC F18-resistant piglets, which aimed at discussing the role of SLA-DQA in resistance to ETEC F18. The results showed that SLA-DQA is broadly expressed in 11 tissues with the highest expression level in lymph nodes, and a relatively higher expression level in lung, spleen, jejunum, and duodenum. In tissues of lymph node, lung, spleen, jejunum, and duodenum, the mRNA expression of SLA-DQA in resistant individuals was significantly higher than that in sensitive ones (P < 0.05). In most tissues, the expression of SLA-DQA increased from 8 to 18 and 30 days (weaning day), and increased persistently to 35 days of post-weaning. Expression levels of SLA-DQA on 35 days in most tissues were significant higher than that on 8, 18 and 30 days (P < 0.05). The results demonstrated that the resistance to ETEC F18 in post-weaning piglets is related to up-regulation of mRNA expression of SLA-DQA to a certain extent. The analysis suggested that SLA-DQA may be not the direct immune factor that resisted the Escherichia coli F18, but perhaps enhanced humoral immunity and cell immunity to reduce the transmembrane signal transduction of ETEC F18 bacterial LPS and then led to the resistance to ETEC F18 in piglets.     

应用cDNA微阵列技术筛选大鼠脊髓损伤修复相关基因

脊髓损伤是一类常见的、高致残率的中枢神经系统疾病,由于多种复杂因素影响其损伤后的修复过程,损伤脊髓的再生能力非常有限。本研究采用cDNA微阵列技术筛选大鼠脊髓损伤后出现的差异表达基因。实验组动物在T8-T9进行脊髓全横断手术,对照组动物只打开椎板;4．5d后取脊髓进行RNA提取并在反转录过程中进行Cy3／Cy5标记,然后与预制的、带有4041条特异性探针的芯片进行杂交。Cy5／Cy3信号比值≥2．0视为脊髓损伤后出现差异表达的基因。通过筛选,我们得到了65个上调表达基因（21个已知基因,30个已知EST和14个未知基因）和79个下调基因（20个已知基因,42个已知EST和17个未知基因）。进一步通过半定量RT-PCR对其中的5个上调已知基因（Timpl,Tagln,Vim,Fc gamma receptor,Ctss）和三个下调已知基因（stearyl-CoA desaturase,F2,Ensa）的表达情况进行了验证,结果显示与芯片结果一致。这些基因可能在脊髓损伤后的修复过程中起一定的作用,对其深入研究将有助于揭示脊髓损伤修复的分子机制。     

水稻条纹病毒胁迫下的水稻全基因组表达谱

水稻条纹叶枯病由水稻条纹病毒(Rice stripe virus, RSV)引起,对我国水稻生产危害严重.为了明确RSV侵染对水稻基因表达谱的影响,采用Affymetrix水稻全基因组芯片对RSV接种后出现条纹症状第7天的武育粳3号水稻病叶和相应的健康叶片进行了全基因组表达谱分析,得到3 517个差异基因,其中2 002个表达上调,1 515个表达下调.根据TIGR数据库注释(http://www.tigr.org/tdb/e2k1/osa1/)和MIPS基因功能分类标准(http://mips.gsf.de/projects/funcat)将差异基因归类为15个功能类别,多数差异基因与植物防御、信号传导及蛋白质、碳水化合物的代谢相关,一些转录因子的表达也发生了明显的变化.代谢途径分析表明,RSV侵染后磷酸戊糖途径、类黄酮合成途径和芸苔素合成途径的相关基因表达明显增强,赤霉素合成途径相关基因的表达受到了抑制.     

Differentially expressed genes in a flock of Chinese local-breed chickens infected with a subgroup J avian leukosis virus using suppression subtractive hybridization

Avian leukosis virus subgroup J (ALV-J) is a new type of virus that mainly induces myeloid leukosis (ML) in chickens. To further elucidate the pathogenesis of ALV-J infection and tumor development, expression profiles from the bone marrow tissue of 15 infected and 18 non-infected birds from a local-breed poultry-farm under naturally infected conditions, were analyzed by suppression-subtractive hybridization. The birds were diagnosed as ML+ (or ML-) by specific ALV-J detection methods, involving serological tests for antigens and antibodies, and RT-PCR to detect viral RNA. A total of 59 partial gene sequences were revealed by differential screening of 496 forward and 384 reverse subtracted cDNA clones. Of these, 22 identified genes, including 8 up-regulated and 14 down-regulated, were related to immune functions, these genes being, MHC B-G antigen, translationally-controlled tumor protein (TPT1/TPTC), transferrin and ferritin, hemoglobin and Carbonic anhydrase. Four of the down-regulated genes were selected for further analysis, in view of their predicted roles in infection and immunity by real-time qRT-PCR, using RNA collected from the same birds as those used for SSH. The four genes were expressed at significantly lower levels (p < 0.001) in ALV-J infected birds than in non-infected ones.