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。     

胶质母细胞瘤预后相关基因的数据挖掘分析

胶质母细胞瘤（glioblastoma, GBM）是恶性程度最高的颅内恶性肿瘤，目前临床上缺乏有效治疗药物，复发率高且预后差，开发新的抗GBM药物是目前临床上亟待解决的问题。为了筛选与GBM预后密切相关的基因，为寻找新的药物靶点提供线索，采用GEO2R工具从GEO数据库中的269个肿瘤组织和61个正常组织中初步筛选出差异表达基因，然后利用Cluster Profiler数据库进行基因功能富集分析，STRING及Cytoscape进一步筛选出37个差异表达基因，采用GEPIA交互分析对这37个基因在GBM肿瘤组织中的表达进行验证。为了进一步探索这些差异表达基因与患者预后的关系，研究中利用GEPIA工具对TCGA数据库中与患者预后相关的数据进行深入挖掘，最终发现PTTG1、RRM2、E2F7与患者中位生存期呈显著性负相关。研究筛选出的与患者预后密切相关的基因不仅可以为评估患者预后提供参考，同时也为开发新的抗GBM药物提供了潜在的靶点。     

中国基因专利的数据挖掘

对中国专利基因数据库（NASDAP, http://nasdap.generank.org/）进行了统计和数据挖掘,展示了中国基因专利的全貌;揭示了我国基因专利申请的热点和薄弱面;通过对专利基因生命周期聚类结果的分析,总结出围绕一个专利基因进行二次创新的策略以及我国对此类申请的授权态度。这些数据挖掘结果可为我国药物开发和疾病诊断等生命科学高技术领域知识产权战略制定提供重要参考。     

基于生物信息学的致病菌特有基因预测及分析

目的:利用生物信息学方法对致病菌特有基因进行大规模预测,同时探讨致病菌特有基因与致病菌毒力之间的关系。方法:构建致病性细菌蛋白质序列数据库和非致病性细菌蛋白质序列数据库,利用同源性比对的方法(BlastP工具)对致病菌特有基因进行预测;同时从文献中提取与致病菌毒力紧密相关的毒力因子,构建具有代表性的毒力因子分析库,对预测的致病菌特有基因进行比较分析。结果:在致病菌780310个基因中,预测了致病菌特有基因79166个,约占致病菌总基因的10.15%;预测的致病菌特有基因包含了构建的毒力因子分析库中的大部分毒力基因。结论:预测的致病菌特有基因与致病菌毒力紧密相关,大大减少了进一步在致病菌基因组中鉴定毒力基因时整个基因组的数据量。     

耐药基因数据库概述

抗生素是人类历史上的革命性发现,其临床应用挽救了无数患者的生命。但是随着抗生素的广泛使用和滥用,越来越多的病原菌产生了耐药性,甚至出现了具有多重耐药性的“超级细菌”。在人类与病原菌斗争的军备竞赛中,人类即将面临无药可用的境地。针对微生物的耐药性、耐药机制及耐药性传播的研究吸引了众多科研工作者的目光,各种耐药基因数据库以及耐药基因分析工具应运而生。文中对目前耐药领域的基因数据库进行收集整理,从数据库类型、数据特征、耐药基因预测模型以及可分析序列的类型等方面对这些数据库进行论述和介绍。此外,文中对抗金属离子和抗杀菌剂的基因数据库也有所涉及,将为如何选择及使用耐药基因数据库提供参考和帮助。     

小麦WOX转录因子基因的全基因组鉴定与分析

小麦是全球主要粮食作物之一.本研究运用生物信息学技术手段对普通小麦(Triticum aestivum L.)的WOX基因进行了全基因组鉴定、系统发育树构建、序列分析.结果显示:小麦基因组一共包含了26个WOX基因,其中在Phytozome数据库中收录有序列信息的有20个,可分为3个亚族,各亚族内的WOX基因具有相似的...     

利用相似致病菌中保守的致病菌特有基因预测新的毒力相关基因

目的:在致病机制相似的致病菌中寻找保守的致病菌特有基因,预测新的毒力相关基因。方法:首先选取致病机制相似的致病菌EHEC与EPEC,利用本实验室构建的包含115 152条致病菌特有基因片段的数据库进行本地Blast,得到致病菌特有基因,对致病菌特有基因在相似致病菌中的保守性进行分析,得到新的可能的毒力相关基因。结果:在6株EHEC菌中找到95条保守的致病菌特有基因,其中大部分为已知的毒力相关基因,还有许多可能的毒力相关基因;在9株相似致病菌(EHEC、EPEC)中找到10条保守的致病菌特有的蛋白基因,其中9条为已知的致病相关基因,1条为可能的致病相关基因。结论:应用本方法可以发现新的毒力基因,为后续对致病菌致病机制的实验研究奠定了基础。     

水稻功能基因图位克隆研究进展

图位克隆是建立在植物分子标记图谱之上的一种基因克隆技术。利用分子标记技术对目的基因进行精细定位,用与目的基因紧密连锁的分子标记筛查DNA文库,构建包含目的基因区域的物理图谱,通过染色体步移等方法找到包含目的基因的克隆,再通过遗传转化试验对目的基因进行功能验证。介绍了基因图位克隆的研究技术原理与技术环节,并对近年来水稻功能基因图位克隆研究进展进行了综述。     

人类TECTB基因的电子克隆

用小鼠和鸡的β-tectorin基因（Tectb)的编码区序列对NCBI数据库进行Blastn比较,得到一个相似性很高的人的gDNA序列（GenBank:AL157786),用GENSCAN、MZEF程序和Blast 2 sequence程序分析AL157786,推测AL157786中包含一个编码区由10个外显子构成的基因－TECTB基因。人TECTB基因的开放阅读框为990bp,推测编码329个氨基酸。人TECTB基因与小鼠的Tectb基因在900bp有88.1%的一致性,在329个氨基酸有94.2%的一致性。用Electronic-PCR将人TECTB基因定位于10q25。     

利用TIGR番茄基因索引分析挖掘果实成熟相关基因

目前,互联网上提供许多关于基因及其相关信息的数据库,从这些资料库中提取的资料信息,可用于遗传,生化,分子生物学等各种形式的研究。TIGR Tomato Gene Index数据库中的信息为研究番茄果实成熟开辟了新思路。本研究通过对该数据库的分析,发现了一些在番茄果实成熟过程中差异表达的基因。并进一步通过基因芯片软件和文献挖掘的方法对这些基因进行了分析,结果发现了一些新的与果实成熟相关的基因。这对研究番茄果实成熟提供有价值的信息和思路。     

基因鉴定集成法:全基因组基因表达研究的新策略

人类基因组包含的核苷酸数目庞大,基因鉴定（识别）的技术策略是基因克隆研究至为重要的基础。在全基因组基因表达分析策略方面,已相继建立了ｍＲＮＡ差异显示、代表性差异分析、抑制性消减杂交、基因表达系列分析和ｃＤＮＡ微阵列等技术。基因鉴定集成法是新近在综合上述技术的优缺点的基础上建立的全基因组分析新策略,具有充分利用生物基因信息数据库进行基因鉴定（识别）,并能提高稀有拷贝基因鉴定效率的优点。本文简要介绍其     

抑郁症易感基因和抗抑郁药物靶点相关[]神经细胞类型及相互作用网络分析

基于抑郁症的全基因组关联分析研究(GWAS),对于获得的单核苷酸多态性位点(SNP)使用Haploreg软件进行基因注释,得到SNP注释的102个易感基因.。使用MAGMA软件对GWAS的汇总统计数据做基因水平的分析,获得了270个校正之后显著的基因,两者合并共得到320个抑郁症易感基因。通过药物数据库Drugbank获取133个抗抑郁药物靶点基因。使用EWCE包对抑郁症易感基因和抗抑郁药物靶点在三套脑组织单细胞测序数据中,分别进行神经细胞类型富集分析。结果发现大脑皮质的GABA神经元(抑制性神经元)和谷氨酸能神经元(兴奋性神经元)是抑郁症易感基因和抗抑郁药物靶点共同的神经元。这两种类型的神经细胞可能是抗抑郁药物与抑郁症易感基因相互作用的神经细胞,另外少突胶质前体细胞可能是抑郁症特有的易感神经细胞。使用Network Calculator软件构建网络并进行进行网络拓扑学参数分析。结果表明抑郁症易感基因与抗抑郁药物靶点组成了一个具有显著的相互连接的网络。本研究从单细胞层面揭示抑郁症的遗传机制,在网络层面为寻找新的抗抑郁药物靶点提供了一定的启示。     

基于致病基因网络模块性预测风险致病基因

相关疾病基因的发现和预测有助于认识疾病发生机理及该疾病的诊断与防治,是人类基因组研究的重要目标。临床表现重叠的疾病经常由同一功能模块中的一个或多个基因变异引起,且导致疾病表型相似的基因间经常发生直接或间接相互作用,也就是致病基因具有网络模块性。鉴于此,基于k近邻思想扩展异构网络游走RWRH算法中的初始游走概率向量,作者提出一种改进的异构网络随机游走KRWRH算法,在基因-表型异构网络中深层次挖掘潜在风险致病基因。KRWRH算法通过扩展种子集合构建起始概率向量,种子集合包含已知致病基因及其k近邻基因;然后在异构网络中随机游走,通过迭代形成稳态概率向量,从而获得候选致病基因。通过对孟德尔遗传在线数据库中的18种遗传疾病进行仿真验证,说明KRWRH算法可有效预测潜在风险致病基因。     

基因标签区分癌症样本的初步分析

从基因表达水平的角度对癌症样本进行分子分型,其较高的临床结果预测能力已经获得越来越广泛的关注。研究发现,某些基因集合(称为基因标签)的表达水平可以显著区分不同癌症样本之间的亚型差异并与癌症病人的临床结果显著关联。使用主成分分析法能够帮助我们找出这类表达谱与临床结果密切相关的基因标签。本研究通过主成分分析法从MSig BD和GeneSigDB数据库包含的基因集中找出可以解释不同癌症样本区别的基因标签并进一步评价了这些基因标签对癌症病人生存结果的预测能力。通过对10种癌症分别进行检验,我们找到了数量可观的可以区分癌症样本且相应的临床结果具有显著差异的基因标签。基于基因表达谱、临床数据和主成分分析法,基因标签能够对具有不同临床结果的癌症样本进行亚类的区分。     

人类新基因WDR70的克隆及初步研究

运用基于基因组数据库的特定基因同源新基因的克隆策略得到一个人类新基因WDR70 ,该基因编码一个包含 12个WD4 0结构域的蛋白。WDR70的cDNA序列长 2 2 6 6bp ,预测编码蛋白含 6 30个氨基酸 ,理论分子量为 70× 10 3 u ,染色体定位为 17p13.1。以小鼠胚胎为模型进行整体原位杂交 ,结果显示WDR70基因在 8.5d小鼠胚胎中没有表达 ,而在 9.5d和 10 .5d的小鼠胚胎的脑部有特异表达。由此推断该基因对胚胎期脑部的发育有重要的影响。     

人类Connexin基因家族新成员-Cx44基因的克隆和特性分析

用绵羊和牛的Cx44基因(connexin 44 protein gene)序列对NCBI数据库进行Blast检索,得到一个相似性很高的人DNA序列(Human Genome Bank:AL138688),用GENSCAN程序分析AL138688,推测AL138688中包含一个编码区由1个外显子构成的基因——Cx44基因。人Cx44基因的开放阅读框为1320bp,推测编码435个氨基酸。用PROMOTORSCAN程序分析了其启动子。人Cx44基因与绵羊Cx44基因在1320bp有84.75％的一致性,其表达的蛋白有83％的一致性。用Map View将人的Cx44基因定位于13号染色体。     

应用基因芯片筛选鼻咽癌信号转导相关基因

目的：建立具有组织特异性的鼻咽癌基因表达谱,筛选鼻咽癌中信号转导相关基因。方法：采用深圳微芯公司基于玻片的包含8046个人类基因的基因芯片,检测7例鼻咽癌组织及1例鼻咽炎组织,初步获得鼻咽癌异常表达基因;结合GO分类从异常表达的基因中筛选信号转导相关基因,以Biocarta信号通路数据库查询筛选基因相关转导信号通路信息。结果：在鼻咽癌组织独得1241个异常用表达基因,其中高表达基因871个,低表达基因343个。发现28个差异表达基因与细胞的信号转导相关,其中表达上调的21个,表达下调的7个。结论：成功建立了具有组织特异性的鼻咽癌基因表达谱,初步获得了鼻咽癌信号转导相关基因。     

MTA1调控基因网络在胃腺癌中的作用

本研究利用TCGA数据库提供的胃腺癌数据集,结合cBio Cancer Genomics Portal数据库和GeneCards数据库筛选出与肿瘤转移相关基因(MTA1)存在共表达和相互作用的83个基因。利用DAVID、STRING等分析软件发现这些基因主要富集在细胞周期、WNT通路、P53信号通路、胃癌和DNA修复等癌症相关通路上,并进一步利用String数据库和Cytoscape筛选出与MTA1紧密联系基因,同时结合大样本临床数据的生存曲线分析认为这些基因与胃腺癌生存率密切相关,MTA1可能与这些基因相互作用调控细胞增殖,影响胃腺癌细胞侵袭转移。通过研究胃腺癌组织中MTA1调控的基因网络,有助于揭示胃腺癌发病机制。找到有效生物学标记物组合作为胃癌的预测指标,可以为相关药物研发及临床诊断治疗提供新的思路和依据。     

抗口蹄疫病毒相关基因的筛选及分析

口蹄疫是一种烈性传染病,其广泛流行给社会造成了巨大经济损失。为了研究口蹄疫灭活疫苗免疫的分子机制,同时也为抗口蹄疫病毒药物的研制奠定基础,本研究应用mRNA差异显示技术,以PK-15细胞为材料,系统比较了口蹄疫疫苗刺激组（A组）和正常的PK-15细胞（B组）的基因表达情况,回收差异片段,经二次扩增并纯化后,得到30条ESTs。将30条ESTs采用以地高辛标记的反向Northern点杂交鉴定,将阳性条带克隆测序,筛选出8条ESTs,编号E1~E8,应用BLASTn工具将8条ESTs对核酸数据库nr和dbEST中所有序列进行了同源性分析,其中E1,E2分别与猪的热休克蛋白基因、猪的MHCⅠ类基因同源,序列相似性都达到100%。E3,E4,E5,E7分别与已有核酸数据库中的基因克隆或EST具有较高同源性,为已知的EST,但功能未知;E6,E8在数据库中没有发现与其相似性较高的序列,为新的EST。应用数据库资源将E5、E7进行电子延伸后,将延伸序列进行开放阅读框分析,又经TBLASTx分析发现E7蛋白质序列与猪的精氨酸酶Ⅰ类蛋白序列有很高同源性。将E1、E2、E4、E5序列进行了基因表达谱分析,对E6、E8用BLASTx工具对非冗余蛋白质数据库nr进行了相似性搜索,在其他物种中找到了相似的基因序列。本研究筛选出的热休克蛋白基因、MHCⅠ类基因、精氨酸酶Ⅰ类基因和其他未知功能基因可以作为抗口蹄疫病毒研究中的侯选基因,其具体的功能有待今后进一步研究。     

中国专利基因数据库的创建

创建了中国专利基因数据库NASDAP(http://nasdap.generank.org/).整合了专利序列、专利微阵列、专利基序和专利单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism,SNP)等专利对象,并实现对上述对象的BLAST检索或基序扫描服务.这为相关研究的立项、基因研发状态追踪以及基因专利申请和审批等工作提供了生物信息平台,并可为药物开发、疾病诊断和农业等生命科学相关研究的思路启发及知识产权战略制定等方面工作提供参考.