基于高通量转录组测序的草鱼雌雄性腺差异表达基因分析

草鱼雌性个体生长优势明显高于雄性,挖掘精巢和卵巢差异表达的功能基因对草鱼生殖调控具有重要的价值及应用前景。采用Illumina HiSep 2500转录组测序技术分别对12月龄的3尾雌性草鱼和3尾雄性草鱼的性腺组织的mRNA进行测序分析,精巢和卵巢共得到8 363个差异表达基因。与卵巢相比,精巢上调基因6 446个(77%),下调基因1 917个(23%),差异明显。将上述差异基因在Nr、GO和KEGG数据库进行比对,获得48种Go功能注释分类和313条KEGG代谢通路。分析发现,Go功能分类中"绑定"功能富集差异基因的数量最多,占总数的15.8%;KEGG代谢通路中"信号转导"通路富集差异基因的数量最多,占总数的10.2%。结合转录本数据,挑选与草鱼性腺发育相关的关键差异基因Dmrt1、amh、foxl2、cyp19a1a进行分析,研究显示,与卵巢相比,Dmrt1和amh基因在草鱼精巢中极显著高表达(p0.01);与精巢相比,cyp19a1a和foxl2基因在草鱼卵巢中显著高表达(p0.05),与转录组数据分析结论一致,说明Dmrt1和amh基因与早期草鱼精巢发育调控相关,cyp19a1a和foxl2基因与早期草鱼卵巢发育调控相关。本实验为进一步了解草鱼性别基因的调控机理提供数据依据。     

沙葱萤叶甲卵滞育的转录组学分析

【目的】建立沙葱萤叶甲Galeruca daurica滞育卵转录组数据库,挖掘卵滞育相关的基因以及代谢和信号通路,在转录组水平探讨卵滞育的分子机制。【方法】采用Illumina NovaSeq6000高通量测序平台对沙葱萤叶甲滞育卵与解除滞育卵进行转录组测序,并进行生物信息学分析;利用DESeq软件分析沙葱萤叶甲滞育卵与解除滞育卵中的差异表达基因,对差异表达基因进行KEGG通路富集分析;利用qRT PCR技术对10个差异表达基因的表达模式进行验证。【结果】基于沙葱萤叶甲滞育卵与解除滞育卵转录组测序结果,共获得53 389个unigene,其中差异表达基因2 145个,24个差异表达基因与保幼激素信号及脂肪酸生物合成和降解相关。与解除滞育卵相比,滞育卵转录组中1 297个基因上调表达,富集于124条KEGG通路,其中核糖体通路显著富集;848个基因下调表达,富集于73条KEGG通路,其中MAPK信号通路和糖胺聚糖生物合成通路显著富集。qRT-PCR结果表明,随机选取的10个差异表达基因的表达趋势与RNA-Seq转录组测序结果完全一致。【结论】保幼激素,脂肪酸生物合成和降解,核糖体,MAPK信号及糖胺聚糖生物合成等通路可能在沙葱萤叶甲卵滞育调控中起着重要的作用。     

刺猎蝽属种间转录组比较分析

【目的】建立刺猎蝽属Sclomina 3种的转录组数据库,分析近缘种间转录组表达差异,探讨在转录组水平的种间趋异情况。【方法】采用Illumina HiSeq^TM4000高通量测序平台进行刺猎蝽属齿缘刺猎蝽S.erinacea、兴仁刺猎蝽S.xingrensis和广西刺猎蝽S.guangxiensis 3种转录组测序;利用Nr, Swiss-Prot, COG/KOG和KEGG数据库进行基因功能注释;对种间差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)进行GO功能注释和KEGG通路富集分析。【结果】齿缘刺猎蝽、兴仁刺猎蝽和广西刺猎蝽转录组测序组装获得42 215个unigenes。21 117个基因在上述4个数据库中得到注释(各数据库注释基因数为：Nr, 20 522; Swiss-Prot, 15 550; COG/KOG, 13 969; KEGG,10 850)。兴仁刺猎蝽vs齿缘刺猎蝽转录组有3 390个DEGs (803个上调,2 587个下调),兴仁刺猎蝽vs广西刺猎蝽转录组有12 543个DEGs (6 63...     

生物信息学分析及预测miR-17-92的分子调控网络

miR-17-92是一个高度保守的基因家簇,参与哺乳动物多个器官发育并与多种实体瘤的发生密切相关。运用多个在线数据库,发现了miR-17-92的上游转录因子及下游靶基因间的多个前馈和反馈环路。并对参与miR-17-92调控环路的基因进行功能聚类分析,进而绘制出miR-17-92的核心调控网络图。结果提示miR-17-92与其上游转录因子共调控的靶基因可能参与了生物体的细胞周期调控,迁移、凋亡、激素应答、免疫系统发育等多种生物学过程,KEGG pathway分析提示其还与多种肿瘤 信号通路密切相关。因此,对miR-17-92分子调控网络生物信息学的分析可以有助于理解其在细胞发育和肿瘤发生过程中的作用机制并为后续实验验证提供良好的指导。     

建兰花色形成的分子调控机理研究

为探究建兰花色形成的分子调控机理,该研究以同株建兰黄绿色、红色花瓣为实验材料,采用高通量Highseq测序技术进行转录组文库构建,从基因水平探索花色物质的合成代谢通路及关键调控基因的转录活性。结果表明:(1)转录组测序共获得131 110 030条过滤序列(Clean Reads)、106 479条单基因(Unigenes),通过NR、GO、COG、KEGG等公共数据库比对,获得了29 748个有注释信息的Unigenes。(2)建兰黄绿色花瓣与红色花瓣中包括20个类黄酮合成代谢相关差异表达基因,与黄绿色建兰花瓣相比,红色花瓣中776个基因转录表达量上升,589个基因转录表达量下降,在KEGG数据库被注释到93条代谢通路,涉及6条类黄酮合成代谢相关的途径,共20个差异表达基因(83Unigenes)。(3)QRT-PCR分析显示,所选20个基因在建兰2种颜色花瓣中的表达量比值趋势与转录组FPKM比值趋势一致,表明该研究获得的转录组数据具有较高的参考价值;其中分支酸、苯丙氨酸解氨酶、肉桂酸4-羟化酶、4-香豆酸:辅酶A连接酶基因表达上调,有利于类黄酮前体积累;查尔酮合成酶、二氢黄酮醇还原酶、花青素合成酶基因在黄绿色花瓣中几乎不表达,在红色花瓣中表达明显上调,可能与建兰花色形成相关。     

MDCK细胞和MDCK-G1细胞感染H1N1流感病毒后病毒滴度和细胞转录组表达差异分析

目的通过分析细胞表达基因及其相关信号通路的差异等信息,探索MDCK和MDCK-G1细胞株在接种H1N1流感病毒后出现病毒滴度和细胞生长趋势差异的内在生物学特性等原因。方法通过Illumina测序平台对2株细胞进行转录组测序(RNA sequencing, RNA-seq)和测序结果生物信息学分析后,选择了17个差异基因进行实时定量聚合酶链反应(quantitative real-time polymerase chain reaction, qRT-PCR)验证。结果 MDCK和MDCK-G1细胞差异基因(differentially expressed genes, DEGs)|log_2(FoldChange)|0和padj≤0.05总数为2 786个。相比于MDCK细胞,MDCK-G1细胞有967个基因的表达显著上升,1 819个基因的表达显著下降。差异基因通过基因本体(Gene Ontology, GO)数据库富集功能注释和京都基因和基因组数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)进行通路分析发现,2株细胞在免疫调控和细胞生长周期调控上均存在差异,qRT-PCR验证的17个基因中有16个基因的表达趋势与转录组测序结果一致。结论 2株细胞的转录谱存在显著差异。     

肝癌细胞HepG2中增强子的识别及生物信息学分析

目的:整合增强子特征识别肝癌细胞HepG2增强子,并对其保守性、GC含量、转录因子调控、靶基因功能等进行分析,以期解析肝癌细胞增强子参与的调控网络。方法:通过整合H3K27ac、H3K4me1和H3K4me3组蛋白修饰及DNaseⅠ高敏位点的Chip-seq数据预测HepG2中的增强子,计算每个增强子的平均Phast Cons分数和GC含量,评估整体增强子的保守性与GC含量,整合ENCODE转录因子结合位点数据寻找转录因子-增强子调控,使用GREAT和DAVID分别对增强子和增强子的靶基因进行GO与KEGG通路功能富集分析。结果:共识别2254个肝细胞癌增强子,1432个增强子靶基因,135个转录因子的9983个增强子结合位点;比较随机位点靶基因,发现增强子显著正调控靶基因的表达;保守性与GC含量分析表明增强子具有显著高的保守性与GC含量,并存在C-T/C-T/C-T-G模式的motif;增强子功能分析显示增强子显著富集于蛋白结合、酶结合、转录因子结合、RNA聚合酶Ⅱ结合等已知增强子功能,增强子GO与KEGG通路功能富集分析表明增强子靶基因显著参与细胞增殖、细胞凋亡、细胞周期调控和细胞迁移等肿瘤相关的生物进程与信号通路。结论:识别的肝细胞癌增强子具有显著高的保守性与GC含量,受多种转录因子调控,对其靶基因起正调控作用并且显著富集于肿瘤相关生物学进程与信号通路中。     

基于转录组的肝豆状核变性调控网络的构建和分析

本研究旨在利用生物信息学方法构建经铜诱导的ATP7B基因敲除HepG2细胞系的转录调控网络。探讨关键转录因子在肝豆状核变性发生、发展中的潜在作用机制。收集公共基因表达数据库(gene expression omnibus, GEO)中包含野生型、ATP7B基因敲除型、铜诱导的野生型和铜诱导的ATP7B基因敲除型HepG2细胞系数据。筛选由铜诱导产生的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)后进行基因本体论(gene ontology,GO)、京都基因和基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)富集分析。基于蛋白相互作用网络,识别疾病关键基因和功能模块,并对关键功能模块中的基因进行富集分析。最后,构建转录调控网络,筛选核心转录因子。共筛选出1 034个差异表达基因,其中上调525个,下调509个。上、下调关键功能模块分别包括了3785个和3931个基因。关键功能模块中的基因主要定位于细胞-基质连接、染色体、剪接复合体、核糖体等区域,共同参与了mRNA加工、组蛋白修饰、RNA剪切...     

短时低氧处理后表皮细胞差异表达基因及相关通路分析

目的探讨短时低氧处理后表皮细胞HaCaT转录组差异并找出低氧微环境下表皮细胞关键调控基因。方法本研究分低氧组和常氧对照组,低氧组在1%浓度低氧孵箱中培养30 min,常氧组在常规孵箱中培养30 min,其后采用Trizol法提取总RNA,采用基因芯片技术筛选差异基因,进一步对差异基因采用GO及KEGG Pathway分析关键调控基因。同时采用qRT-PCR对结果进行验证。结果与对照组相比,低氧微环境处理后表皮细胞上调基因5 416个,下调基因5 060个;GO及KEGG Pathway分析显示差异基因涉及氧化应激、免疫应答、转录因子调控、细胞迁移、信号转导通路及趋化性等。进一步的分析发现,显著调控的基因DDIT3、CCL20以及IL6基因在低氧调控中起着重要作用。同时qRT-PCR验证结果与芯片结果一致。结论低氧微环境下表皮细胞除氧化应激外,细胞迁移相关基因扮演着重要作用,同时发现表皮细胞能上调基因CCL20以及IL6、下调基因DDIT3在大部分调控中均发挥着重要作用,这些分子对揭示表皮细胞迁移调控及创面愈合机理具有重要的研究价值。     

鼠疫耶尔森氏菌基因转录调控的研究进展

细菌基因转录调控是多种调控机制中研究最为广泛的一种模式。复杂而精细的基因转录调控网络有助于细菌应答外界环境压力,在病原菌致病与传播中均发挥着关键作用。本文以鼠疫耶尔森氏菌基因转录调控的相关研究进展为基础展开论述,重点阐述细菌的转录调控机制、转录调控的研究策略及鼠疫菌致病与传播中转录调控的作用,以期为深入研究鼠疫菌致病与传播中的基因转录调控分子机制提供新思路。     

基于转录组与翻译组的海洋食烷菌(Alcanivorax)烷烃代谢调控研究

【目的】食烷菌是海洋烃类降解优势菌,其烷烃代谢调控机制有待深入研究。本研究拟从食烷菌转录和翻译水平上认识烷烃降解的调控过程。【方法】分别以乙酸和正十六烷(C16)为唯一碳源与能源,获取柴油食烷菌(Alcanivorax dieselolei) B5菌株的转录组和翻译组数据,并整合数据计算得到该菌在2种碳源培养条件下基因的翻译效率。采用基因本体论(gene ontology, GO)和京都基因和基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)对差异翻译和翻译效率基因进行功能和代谢通路注释。【结果】当以C16为唯一碳源与能源时,B5菌株烷烃代谢途径的关键基因在转录与翻译水平均大量提升,包括烷烃单加氧酶、细胞色素P450氧化酶、醇脱氢酶和醛脱氢酶等。KEGG富集结果表明,翻译水平显著上调基因参与了肽聚糖生物合成、脂肪酸降解、氯代烷烃降解、氧化磷酸化和生物膜形成等通路;翻译效率差异基因主要富集在铁载体非核糖体肽的生物合成、氧化磷酸化和不饱和脂肪酸的生物合成等途径。通过转录组和翻译组学的联合分析显示,为了适应烷烃氧化,B5有效地协调了转...     

基于转录组测序的羽衣甘蓝叶色相关基因分析

叶色是羽衣甘蓝重要的观赏性状之一。本研究采用Illumina Hi-Seq2500高通量测序技术,对基因型纯合的紫叶和白叶羽衣甘蓝叶片进行转录组测序,筛选差异基因并与GO和KEGG数据库比对进行注释分析,分析羽衣甘蓝叶色形成相关基因。结果显示,获得高质量短读序共104 608 770条,筛选出紫叶相对白叶的差异表达基因1 993个,其中上调表达基因1 094个,下调表达基因899个。根据GO功能分类可分为生物过程、细胞组分和分子功能3大类64功能组。根据KEGG代谢通路分析可以分为171类,在叶色相关的类黄酮生物合成途径中黄酮醇合成酶(FLS)、二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)上调以及类胡萝卜素生物合成途径中的类胡萝卜素β-环化酶上调与紫叶形成关系密切。本研究丰富了羽衣甘蓝的转录组信息,获得了一些差异表达基因,为进一步研究羽衣甘蓝叶色形成的遗传机制提供了有价值的信息。     

基于蛋白互作网络识别非小细胞肺癌相关基因功能模块

本研究对非小细胞肺癌(non-small cell lung carcinoma,NSCLC)基因表达数据进行差异表达分析,并与蛋白质相互作用网络(PPIN)数据进行整合,进一步利用Heinz搜索算法识别NSCLC相关的基因功能模块,并对模块中的基因进行功能(GO term)和通路(KEGG)富集分析,旨在探究肺癌发病分子机制。蛋白互作网络分析得到一个包含96个基因和117个相互作用的功能模块,以及8个对NSCLC的发生和发展起到关键作用候选基因标志物。富集分析结果表明,这些基因主要富集于基因转录催化及染色质调控等生物学过程,并在基础转录因子、黏着连接、细胞周期、Wnt信号通路及HTLV-Ⅰ感染等生物学通路中发挥重要作用。本研究对非小细胞肺癌相关的基因和生物学通路进行预测,可用于肺癌的早期诊断和早期治疗,以降低肺癌死亡率。     

羊FSHR基因5′端转录启动调控区生物学特性

文章对小尾寒羊、滩羊和澳洲绵羊等繁殖性状不同的3种绵羊与排卵有关的FSHR基因5′端转录启动调控区进行了克隆和分析,通过对FSHR基因的15个转录调控元件序列进行比较,结果表明,羊不同品种FSHR基因的转录调控元件序列之间没有差异。这说明绵羊的品种与FSHR基因5′端转录启动调控区的相关性不强,排除了因转录调控元件突变而影响转录调节能力的可能性。      

金针菇成熟期和伸长期菌盖的转录组与蛋白组比较分析

菌盖是大型真菌的重要组成部分,也是其产生有性孢子的部位,但是其发育机制仍不明确。本研究以金针菇Flammulina filiformis为材料,采用转录组和蛋白组联合分析的方法,比较分析了金针菇成熟期和伸长期菌盖的差异基因与蛋白,并对其进行GO (gene ontology)功能聚类分析、KEGG (Kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析和蛋白互作网络分析。本研究筛选到差异表达基因有1 391个,差异表达蛋白147个,均以上调表达为主。GO功能聚类分析结果表明,催化活性(catalytic activity)条目富集基因最多,其次是细胞组分(cell part)、细胞过程(cellular process)和细胞器(organelle)。KEGG富集分析结果表明,差异表达基因和蛋白主要富集在碳水化合物代谢通路(carbohydrate metabolism)和氨基酸代谢通路(amino acid metabolism)等。本研究选取了9个关键的差异表达基因,使用实时荧光定量PCR (real-time quantitative PCR,RT-qPCR)对其表达量进行了验证。RT-qPCR验证结果与转录组测序结果相一致。蛋白互作网络分析表明,水解酶类、结构域类和转录调节类蛋白为互作网络的主要结点。本研究联合转录组、蛋白组测序数据,通过分析差异基因与蛋白,为深入了解金针菇菌盖发育机制提供数据参考。