《生物信息学》科学家揭示新型肺癌肿瘤靶标

中科院昆明动物研究所李功华博士在黄京飞研究员的指导下,建立了新的系统生物学模型,并发现可能是新型的针对肺癌的肿瘤靶标。该研究成果已发表在《生物信息学》上。     

基于生物信息学方法发现潜在药物靶标

药物靶点通常是在代谢或信号通路中与特定疾病或病理状态有关的关键分子.通过绑定到特定活动区域抑制这个关键分子进行药物设计.确定特定疾病有关的靶标分子是现代新药开发的基础.在药物靶标发现的过程中,生物信息学方法发挥了不可替代的重要的作用,尤其适用于大规模多组学数据的分析.目前,已涌现了许多与疾病相关的数据库资源,基于生物网络特征、多基因芯片、蛋白质组、代谢组数据等建立了多种生物信息学方法发现潜在的药物靶标,并预测靶标可药性和药物副作用.     

鸡6个功能基因microRNA靶标区域SNP的生物信息学预测

GDF-8、IGF-I,IGF-III、IGF2R、,IGFBP2和GHR是鸡的重要经济性状候选基因.利用miRanda和Targetscan软件预测6个基因3'UTR潜在的microRNA靶标,并发掘靶标区域SNP位点.结果表明:在6个基因的26个microRNA靶标区域,共检测到125个SNP位点,在靶标及其5'和3'邻接等长侧翼区分别检测到47个,44个和35个SNPs位点,其中12个SNP定位于靶标种子序列互补区.种子序列互补区及其3'侧翼区的SNP位点可能会影响microRNA的调控,导致家禽的表型变异.     

鸡6个功能基因microRNA靶标区域SNP的生物信息学预测

GDF-8、IGF-I、IGF-III、IGF2R、IGFBP2和GHR是鸡的重要经济性状候选基因。利用miRanda和Targetscan软件预测6个基因3′UTR潜在的microRNA靶标, 并发掘靶标区域SNP位点。结果表明: 在6个基因的26个microRNA靶标区域, 共检测到125个SNP位点, 在靶标及其5′和3′邻接等长侧翼区分别检测到47个、44个和35个SNPs位点, 其中12个SNP定位于靶标种子序列互补区。种子序列互补区及其3′侧翼区的SNP位点可能会影响microRNA的调控, 导致家禽的表型变异     

拟南芥过氧化物酶序列与功能的生物信息学分析

植物过氧化物酶(POD)属于多基因家族,不仅是植物体内清除活性氧自由基的重要酶类之一,而且参与多种生理生化过程,在维系植物生长发育过程中发挥重要的作用。采用生物信息学方法对拟南芥过氧化物酶家族的73个基因编码的蛋白质序列的结构和功能进行了分析,其中包含氨基酸的数量、等电点、跨膜结构域、信号肽、二级结构组成及磷酸化位点等,并用Mega4.0软件构建了去除信号肽前后的系统进化树,旨在了解其结构特征。对已经进行功能研究的成员进行结构分析,以此来揭示结构与功能之间的联系,为植物抵御氧化胁迫方面研究提供理论基础。     

脱落酸的药理功能及分子靶标的研究进展

脱落酸(abscisic acid,ABA)是一种在高等植物中广泛分布的激素,其最初被证明存在于哺乳动物脑组织中,后来被发现也存在于哺乳动物血浆和其他组织部位如脂肪细胞,胰岛β细胞,角质形成细胞,粒细胞,单核细胞,巨噬细胞,间充质干细胞及海马神经元中,并且ABA与许多临床相关的人类疾病密不可分。本文概述了ABA用于改善或治疗炎症性肠病、糖尿病及动脉粥样硬化的研究进展,以及其对神经元细胞的作用。ABA可能以羊毛硫氨酸合成酶C样蛋白2(lanthionine synthetase C-like 2,LANCL2)和过氧化物酶体增殖物激活受体-γ(peroxisome proliferator activated receptor-gamma,PPARγ)为作用靶标发挥生理效应。基于ABA的生物安全性,其可能作为治疗炎症和感染性人类疾病的新药候选物。     

神经病靶标酯酶的调节与功能

神经病靶标酯酶(NTE)是一种只催化经CDP-胆碱途径合成的卵磷脂的磷脂酶B,其表达可能受着卵磷脂、环腺苷酸和泛素-蛋白酶体途径的调节。NTE不仅对于胚胎发育和神经系统中非常重要,还在细胞增殖和细胞分化中起着一定的作用。有机磷酸酯可能通过抑制NTE,破坏膜脂稳态,阻碍神经细胞内的物质运输引发轴突损伤的迟发性神经病。     

miRNA体内作用靶标鉴定的策略

miRNAs是一类重要的基因表达调节因子,近年的研究表明miRNA在控制细胞的生长发育、分化、凋亡等过程中发挥着十分重要的作用。但对miRNA作用机制和分子功能的研究却进展缓慢,归其原因是miRNA和靶标之间非完全配对,缺乏快捷有效的靶标鉴定方法。因此,就miRNA靶标鉴定的策略作一综述。miRNA调节靶标的鉴定有助于揭示一些疾病的致病机理,发现可用于治疗的新分子靶标,为基因治疗奠定基础。     

棉花GhDMT3的功能验证及生物信息学分析

通过构建棉花GhDMT3的VIGS沉默载体并侵染棉花,探究该基因在棉花和高等植物中的功能。采用生物信息学方法对棉花DNA甲基转移酶基因GhDMT3(CotAD_46796)的DNA序列结构特性、该基因编码的蛋白质的理化性质、疏水性和蛋白二级结构等方面进行分析。克隆该基因,并构建pYL156:GhDMT3沉默载体。蛋白质相对分子质量为71 107.02 kD,等电点为4.85,不稳定系数为36.33。不同胁迫处理(冷、干旱)VIGS沉默GhDMT3的棉花幼苗表现出明显的表型差异。qRT-PCR的表达模式分析发现,不同胁迫下p YL156侵染的棉花中不同部位表达量没有变化,用pYL156:GhDMT3侵染过的棉花中GhDMT3转录水平与对照相比明显下降。与未沉默GhDMT3的棉花幼苗相比,沉默GhDMT3的棉花幼苗抗逆性显著增强。     

卵巢癌肝转移灶高表达基因SFT2D1的生物信息学分析

目的：研究肿瘤原发灶和转移灶的基因表达差异,并采用生物信息学方法对一条卵巢癌肝转移灶高表达基因SFT2D1进行初步分析。方法：分别将卵巢癌原发灶和肝转移灶组织标本mRNA用Cy3-dUTP和cy5-dUTP标记后与表达谱芯片杂交,通过信号扫描、处理后获得两者的表达差异基因。并用生物信息学方法对一条无功能研究的新基因SFT2D1进行初步分析,阐明了它的基因姑构、染色体定位、编码蛋白质的理化性质、亚细胞定位、蛋白质功能域等信息。并对多物种中的相似性蛋白进行了系统进化分析。结果：表达谱芯片发现了共272条差异表达基因。对新基因SFT2D1的上述性质进行了有效的预测,基本明确了该基因编码蛋白为一内质网跨膜蛋白,可能参与肿瘤转移相关蛋白的合成与加工。结论：表达谱芯片技术是一种研究肿瘤转移基因表达差异的有效的高通量研究方法。通过生物信息学分析,表明新基因SFT2D1是一个有肿瘤转移研究价值的新靶点。     

miRNA-9基因家族进化分析及其靶基因预测

microRNAs(miRNA)是真核生物中一类长度约为21～25个核苷酸的非编码小分子RNA,在转录后水平调控基因的表达。该文在miRBase中搜索后生动物的mir-9基因序列。47个物种中共搜索到120条mir-9基因序列,说明mir-9基因家族广泛存在于不同物种中。基因定位显示86%的mir-9基因存在于基因间隔区(IGR),多序列比对发现miR-9基因家族成熟序列的第2位到第8位碱基以及第14位到第18位碱基为保守碱基。进化分析表明mir-9b和mir-9c可能是此基因家族最早出现的基因形式,即祖先基因。这些祖先基因经过串联重复、大片段重复、个别碱基的缺失及突变等方式形成了脊椎动物中miR-9-1至miR-9-7数个基因。分别采用四个miRNA靶基因预测软件对mmu-miR-9的靶基因进行预测,发现miR-9与神经系统发育、心肌系统疾病和跨膜运输系统等密切相关。该研究为今后进一步研究miRNA调控的神经系统发生和神经细胞生长与分化的机制奠定了基础。     

MicroRNA-124对人宫颈癌的抑制作用及机制研究

宫颈癌的发病率在女性恶性肿瘤中占第二位。miR-124的表达在宫颈癌组织中显著下调。目前,发现在宫颈癌细胞中高表达miR-124可显著抑制宫颈癌细胞的生长、迁移与侵袭能力。此外,miR-124在宫颈癌细胞中的高表达还可显著抑制Cdcp1基因的表达。Luciferase实验结果表明Cdcp1是miR-124的直接下游靶标基因。在转染miR-124的宫颈癌细胞中高表达CDCP1蛋白可抵消由于miR-124引起的肿瘤抑制作用。这对揭示microRNA在宫颈癌发生、发展中的作用机制及基于microRNA的宫颈癌临床治疗具有一定的潜在意义。     

HeLa细胞中miRNA-214靶基因Mek3的确定

目的探索miRNA-214在HeLa细胞中的与其靶基因Mek3相互作用。方法通过miRNA靶基因预测网站寻找可能与miRNA-214相互作用的靶基因,合成miRNA-214和对照序列,将miRNA-214、对照序列、Mek3的3’非翻译区（3’UTR）以及突变的Mek3 3’UTR分别克隆到表达载体上,转染HeLa细胞,转染48h后提取蛋白,检测绿色荧光蛋白的表达水平;HeLa细胞转染miRNA-214后,Trizol抽提RNA,通过荧光定量PCR检测Mek3mRNA的表达水平;Western印迹检Mek3的蛋白表达水平。经过以上实验从mRNA和蛋白水平上验证了在HeLa细胞中miRNA-214对靶基因Mek3的作用效应。结果生物信息学方法显示miRNA-214和Mek3存在可能的结合位点。经过实验验证了miRNA-214可以下调Mek3的mRNA和蛋白水平。结论miRNA-214可以负调节靶基因Mek3的表达。     

Clinical significance of the expression of miRNA-21, miRNA-31 and miRNA-let7 in patients with lung cancer

ObjectiveTo explore the expression differences of miRNA-21, miRNA-31 and miRNA-let7 between lung cancer patient and healthy people, thereby providing reference for early diagnosis of lung cancer.MethodReal-time PCR was employed to determine the expression difference between lung cancer patients (50 cases) and healthy people (24 cases). The clinical data of lung cancer patients were analyzed to explore the correlation between clinicopathological characteristics and expression level of miRNA-21, miRNA-31, miRNA-let7.ResultsThe relative expression levels of miRNA-21 and miRNA-31 in lung cancer group were obviously higher than those in healthy control group, and the relative expression level of miRNA-let7 in lung cancer group was slightly higher than that in healthy control group. Lung cancer patients with lymph node metastasis had higher expression level than those without lymph node metastasis. The ROC curve showed that the three miRNAs had clinical diagnosis efficiency for lung cancer, and the combined detection of the three miRNAs were more efficient in diagnosing lung cancer. Survival curve analysis suggested that the median survival times of patients in the miRNA-21 and miRNA-31 high expression groups were shorter than those in the low expression groups, and the median survival time of patients in miRNA-let7 high expression group was longer than that in the low expression group.ConclusionPlasma miRNA-21, miRNA-31 and miRNA-let7 may be diagnostic marker for lung cancer.     

杆状病毒SpltMNPV ORF124基因截短片段的克隆与表达

目的:克隆并表达斜纹夜蛾核多角体病毒(Spodotura litura mulfieapsid nucleopolyhedrovirus,SpltMNPV)ORF124基因的部分编码序列.方法:用PER方法扩增目的基因序列片段,并将其克隆至原核表达载体pQE-30上,转化到Escherichia.coli M15[pREP-4]中进行诱导表达.结果:构建了pQE-tr124原核表达质粒,含有该质粒的大肠杆菌经IPTG诱导表达了一个与预期理论值相符的约为33kDa的蛋白.以Ni2+-NTA偶连抗体检测证明所表达的蛋白为带有组氨酸的融合蛋白.结论:成功表达了SpltMNPV ORF124的部分编码序列,该融合蛋白的成功表达为进一步深入研究基因的功能奠定了基础.     

MiR-124 retards bladder cancer growth by directly targeting CDK4

MicroRNAs （miRNAs） are a class of non-coding small RNAs that act as negative regulators of gene expression by binding to the 31-untranslated region （3＇UTR） of target mRNAs. In order to investigate the physiological role of miR-124 in bladder cancer, target genes of miR-124 were predicted by the TargetScan software, and cyclin-depend- ent kinase （CDK4）, which has been implicated as a regula- tor of cell cycle, was chosen for further study. MiR-124 could significantly repress CDK4 expression by targeting its binding site in the 31UTR of CDK4 in vitro. In both bladder cancer cell lines and tissues, the expression of miR- 124 was significantly down-regulated, while CDK4 expres- sion was up-regulated. Ectopic expression of miR-124 in transplanted HTl197 cells resulted in the retardation of tumor growth in mouse tumor xenografts. And the expres- sion of miR-124 and CDK4 showed an obvious inverse cor- relation in these xenograft tissues, which was also observed in human bladder cancer tissue samples. Taken together, our results strongly suggest that miR-124 can arrest cell cycle and restrain the growth of bladder cancer by targeting CDK4 directly.     

血浆miRNA-1、miRNA-21对冠心病合并糖尿病患者PCI术后支架内再狭窄的影响

目的：观察血浆miRNA-1、miRNA-21在冠心病（CHD）与无冠脉病变患者中含量的差异,探讨其在CHD合并糖尿病（DM）患者的经皮冠状动脉介入治疗（PCI）后发生支架内再狭窄（ISR）与非支架内再狭窄（NISR）患者的含量差异及其对ISR的预测价值。方法：入选CHD支架置入术后患者（CHD组,n=187）、无冠脉病变患者（对照组,n=195）。根据指南,将对照组分为正常对照组（n=150）、单纯DM组（n=45）;将CHD组分为单纯CHD组（n=119）、CHD合并DM组（n=68）,又将CHD组分为ISR组（n=48）及NISR组（n=139）;再将ISR组分为单纯ISR组（n=26）和ISR合并DM组（n=22）。收集各组患者血浆,提取总miRNA,检测miRNA-1、miRNA-21含量并分析各组的含量差异。结果：与对照组比较,CHD组miRNA-1、miRNA-21含量均升高（P<0.05）;与NISR组比较,ISR组miRNA-1、miRNA-21含量均升高（P<0.05）。与单纯CHD组比较,CHD合并DM组ISR发生率明显升高;而且与单纯ISR组比较,ISR合并DM组miRNA-21含量升高（P<0.05）,而单纯ISR组与ISR合并DM组miRNA-1含量无明显差异（P<0.05）。Logistics分析表明,与CHD患者相关危险因素DM、miRNA-1、miRNA-21的OR值分别为2.132,3.066,1.924（P<0.05,P<0.01）;ISR患者相关危险因素DM、miRNA-21的OR值分别为3.091,5.654（P<0.05,P<0.01）;CHD合并DM患者PCI术后发生ISR相关危险因素miRNA-21的OR值为9.148（P<0.01）。ROC曲线评价表明,miRNA-1,miRNA-21与CHD患者发生ISR的AUC分别为0.854,0.857;miRNA 21与CHD合并DM患者发生ISR的AUC为0.783。结论：血浆miRNA-1、miRNA-21对诊断CHD患者支架置入术后ISR发生有重要临床意义,miRNA-21对诊断CHD合并DM患者支架置入术后ISR发生尤其有重要临床意义。     

miRNA-200 家族在卵巢癌中作用的研究进展

MicroRNA(miRNA)是一类非编码小分子RNA,参与基因转录后水平调控,与肿瘤的形成、侵袭及转移、治疗及预后过程密切相关。研究发现,miRNA-200家族包括miR-141、miR-200a、miR-200b、miR-200c和miR-429在卵巢癌中的表达改变明显,且参与卵巢癌的发生、侵袭转移、卵巢癌细胞对紫杉醇的敏感性及复发过程,可能是用于卵巢癌的早期诊断、治疗、预后预测的指标。本文主要对miRNA-200家族在卵巢癌中的研究进展进行综述。