基于RNA-Seq技术分析江西豆豉对肠上皮细胞基因差异表达的影响

目的：基于RNA-Seq研究江西传统特色豆豉与肠上皮细胞的相互作用。方法：Caco-2细胞与豆豉水提样共孵育后,采用RNA-Seq筛选差异表达基因,进行KEGG、GO和PPI网络分析。结果：筛选差异表达基因17 892个,其中显著性240个,含上调表达125个、下调表达115个。KEGG功能注释215个信号通路,主要富集在新陈代谢、免疫系统、细胞调控、细胞粘附等类别。GO分析主要涉及免疫应答、细胞结构及功能调控、营养素代谢、神经传导及激素分泌调节等生物学过程。PPI网络分析在STRING数据库内有效注释的204个基因编码的蛋白互作,其中IL8、VCL、NFKBIA等节点度较高。结论：江西传统特色豆豉可引起肠上皮细胞多类基因差异表达,为阐明豆豉对肠道健康作用的分子机制提供科学依据。     

NHP2调控肝癌细胞衰老机制的生物信息学分析

为了探讨核糖核蛋白NHP2在肝细胞癌（hepatocellular carcinoma, HCC）中的表达情况,了解其与疾病进展与预后的关系,通过Quick Go、GEPIA 2在线数据库筛选HCC细胞衰老的差异表达基因并确定了研究对象基因NHP2;进一步使用STRING、TIMER 2.0、UALCAN数据库等生物信息学方法分析NHP2在泛癌中的差异表达以及在肝癌和其他泛癌中病理进展过程中的相关性,并预测预后生存关系;使用miRNet数据库分析其靶向miRNAs和lncRNAs,应用Cytoscape v3.8.0绘制可能的CeRNAs调控网络图。结果显示,在线数据库检索到细胞衰老相关生物学过程相关基因113个,HCC差异表达基因2 206个,共有19个差异表达基因参与了肝癌细胞衰老的生物学过程。其中,NHP2在包括HCC的多种癌症中显著高表达,NHP2高表达的肝癌人群预后较差,具有统计学差异。NHP2基因编码的互作蛋白有10个,主要参与了1个信号通路（KEGG信号通路）、6个分子功能（molecular function,MF）、11个细胞组分（cellular component...     

多组学分析揭示Grb2介导α-硫辛酸抑制肝癌细胞增殖研究

目的:为更深入了解α-硫辛酸如何影响复杂信号通路间的相互作用抑制细胞增殖。方法:我们凭借RNA-Seq与同位素相对标记与绝对定量技术,对α-LA处理24 h HepG2细胞在转录和蛋白表达水平的变化差异进行分析,并借助实时定量PCR免疫印迹技术对组学数据进行了鉴定。结果:转录组学提示共有4,446个基因(2,097个基因表达下调,2,349个基因表达上调)的表达在α-LA处理24 h后呈现显著性改变。GO分析提示,编码肿瘤相关细胞膜蛋白的基因是受α-LA影响最为显著的一类mRNA;蛋白质组学进一步提示Grb2可能是受α-LA调控的膜受体信号通路中关键的靶分子。结论:α-LA抑制HCC细胞增殖是通过下调Grb2介导的相关通路而实现。     

大豆根系应答重金属Cd胁迫的转录组分析

重金属镉(Cd)作为一种非生命活动所需的常见污染物,在土壤中以低浓度存在时,便可以对生物体产生极强的毒性,影响农作物的生长发育.为了解大豆对重金属Cd 胁迫应答的分子机制,把发芽7 d的大豆苗在75 μmol·L^-1Cd浓度中处理0、4、8、12和48 h,然后取根进行转录组表达分析.共得到2670个表达差异基因,其中4、8、12和48 h处理组中分别有244、1545、442和1401个基因显示了表达差异.这些基因通过GO分类,可分为56类;采用COG数据库进行比对,根据其功能大致可分为25类.KEGG通路富集分析表明,差异表达基因主要富集在苯丙氨酸代谢、泛醌和其他萜类醌生物合成,以及半胱氨酸和甲硫氨酸代谢等通路中.发现3个异黄酮2′-羟化酶基因、2个异黄酮还原酶基因和1个查尔酮合成酶基因在Cd 胁迫下均表达上调.RT-PCR 检测 4个差异表达基因的表达模式与 RNA-Seq分析结果一致,证实了 RNA-Seq结果的可靠性.     

RNA-Seq揭示Foc4在外源氧化胁迫(H_2O_2)下的基因表达及细胞代谢变化

尖孢镰刀菌古巴专化型4号小种(Fusarium oxysporum f. sp. cubense race 4,Foc4)是香蕉枯萎病的强致病性病原菌。Foc4在侵染香蕉植株早期必须面对寄主的活性氧迸发。【目的】了解Foc4应对外源氧化胁迫的分子机制。【方法】利用Illumina 2500 RNA-Seq测序平台分析了经外源氧化胁迫(H_2O_2)处理的Foc4与对照在转录组水平的基因表达差异。【结果】在外源氧化胁迫条件下,Foc4的生长受到抑制。转录组测序获得了超过2千万条clean reads。进一步的差异基因表达分析以差异倍数FC (fold change)≥2且FDA值≤0.001为选择标准,发现496个基因表达上调,298个基因表达下调。GO功能富集分析显示,429个基因比对到GO功能分析数据库,在这些差异表达基因中,许多与代谢过程、生物调节、细胞过程和刺激应答有关。KEGG通路富集分析显示,有141个表达差异显著基因比对到KEGG中的50条代谢途径。其中,主要是各类氨基酸代谢途径、脂肪酸代谢途径。同时也包括与抗氧化胁迫直接相关的代谢途径,包括DNA的损伤修复、类胡萝卜素的生物合成、过氧化物酶体、谷胱甘肽代谢等。【结论】这些结果暗示,为了在强氧化胁迫环境下生存,Foc4细胞从包括直接应对氧化胁迫的信号调控途径在内的物质代谢和能量代谢均发生改变以应对环境变化的胁迫。     

京海黄鸡柔嫩艾美耳球虫感染后盲肠转录组分析

为了探究京海黄鸡感染柔嫩艾美尔球虫(E. tenella)后盲肠组织差异表达基因,以及球虫感染分子应答过程和免疫应答机制,试验采用RNA-seq技术对E. tenella感染和非感染组第7天的盲肠组织进行转录组测序,筛选差异表达基因,并进行差异基因的功能、通路富集分析。结果表明,在感染和非感染组中有显著差异的表达基因2 830个(P0.05),其中1 419个基因上调,1 411个基因下调。随机选取10个差异基因进行qRT-PCR验证,结果显示差异基因的表达倍数与RNA-seq检测结果显著相关(r=0.988,P0.000),决定系数达0.975。GO分析表明,有2 356个差异基因获得GO功能注释,显著富集的前30个GO terms主要涉及细胞交流、信号转导、血管生成、氧化还原酶活性等。KEGG分析发现差异基因显著富集的信号通路有黏着斑、细胞外基质-受体相互作用、过氧化物酶体增殖物激活受体等。这些通路中的差异基因有ANGPTL4、ACSL5、VEGFC、CD44和MAKP10等,提示这些基因在宿主柔嫩艾美耳球虫感染过程中发挥重要作用。     

强直性脊柱炎差异表达基因的生物信息学分析

目的探讨强直性脊柱炎(AS)患者差异表达基因,并基于差异基因探讨强直性脊柱炎发病相关的可能生物学过程和信号通路。方法检索基因表达谱数据库(GEO)并筛选AS相关基因表达谱数据集。应用GEO在线分析功能GEO2R分析AS组和正常对照组的差异表达基因,用Cytoscape软件clueGO插件进行基因本体论和京都基因与基因组百科全书分析,采用String蛋白-蛋白相互作用(PPI)数据库分析差异表达基因编码蛋白间的相互作用;应用Cytoscape绘制蛋白相互作用网络图,并软件筛选信号通路关键基因分析。结果选取AS患者全血表达数据集GSE25101为研究对象,分析获得差异表达基因72个。72个差异表达基因分子功能主要为参与高迁移率族盒染色体蛋白1(HMGB1)转导机制;生物学过程主要富集于巨噬细胞迁移、骨髓细胞凋亡过程、线粒体呼吸链复合体装配、ATP合成偶联电子传输、线粒体ATP合成耦合电子输运等;细胞成分主要富集于呼吸链复合体、线粒体呼吸体等。信号通路富集于氧化磷酸化信号通路和帕金森综合征相关信号通路。PPI网络经过cytohubba插件筛选,ATP5J、NDUFS4、UQCRB、UQCRH、NDUFB3、COX7B、LSM3、ATP5EP2、ENY2、PSMA4被筛选为网络中的核心基因。结论通过生物信息学方法进行预测了AS的潜在机制,并筛选出10个潜在的与AS相关的重要分子,其中氧化磷酸化可能在AS发病机制中发挥了重要的作用。     

甲型流感病毒感染野生型和Ifitm3~-/~-小鼠的纵膈淋巴结的转录组学研究

干扰素诱导的跨膜蛋白3(Interferon-induced transmembrane protein 3,IFITM3)敲除小鼠(Ifitm3~-/~-小鼠)感染流感病毒后,表现出更为严重的病理损伤和死亡率。最近的研究发现,IFITM3蛋白表达也会影响机体针对流感病毒的适应性免疫反应效果。由于空间效应,纵膈淋巴结在机体抵抗流感病毒急性期感染的适应性免疫应答过程中发挥重要功能,本研究欲探究使用流感病毒鼠肺适应株A/PR/8/H1N1进行感染后,野生型和Ifitm3~-/~-小鼠的纵膈淋巴结中与免疫相关的差异表达基因。本研究对流感病毒PR8感染后第3d的纵膈淋巴结进行RNA-Seq测序。高通量测序共检测到有1 312个差异表达基因,其中上调和下调差异表达基因分别为904和408个。这些差异表达基因主要参与炎症反应与细胞凋亡信号通路、T细胞和B细胞受体信号通路、T细胞和B细胞激活与细胞因子分泌等信号通路。采用荧光定量PCR对部分免疫相关的差异表达基因进行验证,结果与RNA-Seq测序结果一致。本研究为进一步阐明IFITM3在适应性免疫应答中拮抗流感病毒的分子机制奠定了基础。     

棒瑚菌子实体不同发育时期的转录组分析

旨为研究棒瑚菌子实体幼菇期(CP-1)和成熟期(CP-2)基因表达的差异,探索棒瑚菌在生长发育过程中的关键基因和关键代谢通路。采用RNA-Seq测序技术对棒瑚菌子实体进行测序并进行生物信息学分析。测序结果显示,共获得8.78 G(CP-1)和8.28 G(CP-2)的分析数据(Clean reads)。KOG功能注释和GO富集分析显示新陈代谢过程、细胞和细胞组分以及氧化还原酶活性是棒瑚菌子实体发育过程中的关键基因门类。基因表达水平分析结果显示,多酚氧化酶、核糖体、糖苷水解酶家族等基因为棒瑚菌子实体幼菇期(CP-1)和成熟期(CP-2)的主要高表达基因,在蛋白质和细胞壁合成中起重要作用。差异表达基因分析结果显示氧化磷酸化和三羧酸循环是棒瑚菌子实体幼菇期(CP-1)生长发育的关键代谢途径,且环境含氧量对棒瑚菌的生长发育有重要影响;同时棒瑚菌成熟期(CP-2)调节一碳化合物浓度和应对各种环境胁迫的分子机制发生了改变。KEGG通路富集结果显示,MAPK信号通路是参与调节棒瑚菌子实体生长发育的关键信号通路,在调控菌丝的极性生长、细胞周期和真菌细胞形态转换中起重要作用。     

玫烟色棒束孢(Isaria fumosorosea)侵染小菜蛾的表达谱分析

【背景】昆虫病原真菌对寄主的侵染是一个十分复杂的过程,是多基因共同作用的结果。玫烟色棒束孢(Isaria fumosorosea) IFCF01菌株对小菜蛾具有很高的致病力,然而有关玫烟色棒束孢对小菜蛾致病的相关基因少见报道。【目的】筛选玫烟色棒束孢侵染小菜蛾相关基因,为更好地利用玫烟色棒束孢防治小菜蛾提供基因靶点。【方法】采用第二代高通量测序技术RNA-Seq,对玫烟色棒束孢侵染小菜蛾2–3龄幼虫4、8、12、16、24、30、36 h的虫菌混合样品(处理组)及纯培养玫烟色棒束孢(对照组)进行测序分析并筛选差异表达基因,结合生物信息学方法分析差异基因涉及的功能模块和信号通路。【结果】玫烟色棒束孢侵染小菜蛾混合样品与纯培养玫烟色棒束孢对照组对比分析共获得28 384个差异基因,其中显著差异表达基因274个,上调表达118个,下调表达156个。筛选获得的显著差异表达基因,特别是上调表达基因可能与玫烟色棒束孢对小菜蛾的侵染有关。GO二级分类显示,差异表达基因能够注释到36个GO条目中,包含18个生物学过程、9个细胞组分和9个分子功能。KEGG通路分析显示共有171个差异表达基因(differentially expressed gene,DEG)注释到132个通路中,其中有66个DEG显著富集在14个通路中。这些显著差异表达基因中大部分为玫烟色棒束孢侵染过程中潜在致病毒力相关基因。【结论】本研究为筛选玫烟色棒束孢侵染小菜蛾致病相关基因提供重要数据库,也为阐明玫烟色棒束孢对小菜蛾的侵染机制提供基础。     

眼优角蚱两性成体转录组差异分析

为了解蚱类昆虫两性间基因转录水平上的整体差异,本研究以眼优角蚱Eucriotettix oculatus为研究对象,通过高通量转录组（RNA-Seq）测序和分析技术对其雌、雄成体的转录组进行了测定和分析。结果显示,在雌、雄转录组中共获得13 432条转录本,两性间差异表达基因共3 597个,其中雌性相对于雄性显著上调基因1 295个,显著下调基因2 302个。对其中9个差异基因进行实时荧光定量PCR验证,其结果与RNA-Seq分析一致。差异基因显著富集的GO条目大多是与细胞的形成有关,结合、细胞组分和细胞过程等条目相关基因显著高表达。KEGG富集显示差异基因主要是与性腺发育、遗传信息加工、能量代谢和消化等通路有关。研究结果对从分子水平进一步研究眼优角蚱两性差异提供一定的理论基础。     

肾透明细胞癌Caki-1细胞系差异表达基因的生物信息学分析

目的比较肾透明细胞癌Caki-1细胞系与正常肾上皮细胞系ASE-5063中的差异表达基因（DEGs）,寻找潜在的肾透明细胞癌特异性分子标志物。 方法利用GEO数据库自带的GEO2R在线分析工具分析基因芯片GSE78179,将筛选出的DEGs分别导入Metascape、STRING以及Cytoscape进行综合分析并筛选出核心基因。最后使用FunRich等软件对筛选出的核心基因进行GO和KEGG富集分析。 结果共筛选出562个DEGs,其中上调基因345个,下调基因217个。进一步使用MCODE筛选出36个关键基因,GO功能分析发现这些基因与细胞粘附分子活性、趋化因子活性、细胞通讯和信号转导等密切相关;KEGG通路富集结果则表明差异基因主要集中在趋化因子信号通路、TNF信号通路以及NF-κB信号通路等多种与肿瘤相关的通路上。 结论运用生物信息学方法筛选出肾透明细胞癌Caki-1细胞系中DEGs,其中数个核心基因广泛参与多种肿瘤的病理进程,但尚未在肾透明细胞癌有相关研究报道,提示其可能是治疗肾透明细胞癌的潜在靶点。     

Genetic profile of Egyptian hepatocellular-carcinoma associated with hepatitis C virus Genotype 4 by 15 K cDNA microarray: Preliminary study

Background

Hepatocellular carcinoma (HCC) is a preventable disease rather than a curable one, since there is no well-documented effective treatment modality until now, making the molecular study of this disease mandatory.

Findings

We studied gene expression profile of 17 Egyptian HCC patients associated with HCV genotype-4 infection by c-DNA microarray. Out of the 15,660 studied genes, 446 were differentially expressed; 180 of them were up regulated and 134 were down regulated. Seventeen genes out of the 180 up-regulated genes are involved in 28 different pathways. Protein phosphatase 3 (PPP3R1) is involved in 10 different pathways followed by fibroblast growth factor receptor 1 (FGFR1), Cas-Br-M ecotropic retroviral transforming sequence b (CBLB), spleen tyrosine kinase (SYK) involved in three pathways; bone morphogenetic protein 8a (BMP8A), laminin alpha 3 (LAMA3), cell division cycle 23 (CDC23) involved in 2 pathways and NOTCH4 which regulate Notch signaling pathway. On the other hand, 25 out of the 134 down-regulated genes are involved in 20 different pathways. Integrin alpha V alpha polypeptide antigen CD51 (ITGVA) is involved in 4 pathways followed by lymphotoxin alpha (TNF superfamily, member 1) (LTA) involved in 3 pathways and alpha-2-macroglobulin (A2M), phosphorylase kinase alpha 2-liver (PHKA2) and MAGI1 membrane associated guanylate kinase 1 (MAGI1) involved in 2 pathways. In addition, 22 genes showed significantly differential expression between HCC cases with cirrhosis and without cirrhosis. Confirmation analysis was performed on subsets of these genes by RT-PCR, including some up-regulated genes such as CDK4, Bax, NOTCH4 and some down-regulated genes such as ISGF3G, TNF, and VISA.

Conclusion

This is the first preliminary study on gene expression profile in Egyptian HCC patients associated with HCV-Genotype-4 using the cDNA microarray. The identified genes could provide a new gate for prognostic and diagnostic markers for HCC associated with HCV. They could also be used to identify candidate genes for molecular target therapy.     

转录组测序揭示油桐脂肪酸的合成途径

油桐是我国重要的木本油料植物,过去对油桐的研究主要集中于栽培和常规育种,与油桐种仁油脂合成相关的分子机理研究还未见报道。本研究采用转录组测序（RNA-Seq）技术,比较了油桐种子油脂合成3个不同时期的转录组,获得了大量差异表达的Unigene序列。通过GO（GeneOntology）分类和代谢途径富集性分析将这些差异表达的Unigene归类于包含脂肪酸生物合成途径在内的128个代谢途径。随后将脂肪酸生物合成途径中的54个Unigene序列在KEGG（KyotoEncyclopediaofGenesandGenomes）数据库中进行比对,获得了14个关键酶的同源蛋白质。本研究通过对编码这些同源蛋白质的基因在油桐种子油脂合成期的表达模式进行分析,以期为油桐油脂合成,尤其是桐酸合成机理的解析提供理论参考,并为进一步的理论研究和油桐的遗传改良提供潜在的基因资源,从而提高油桐的单位面积产量。     

Global analysis of DNA methylation in hepatocellular carcinoma via a whole-genome bisulfite sequencing approach

Alterations in DNA methylation patterns are considered early events in hepatocellular carcinoma (HCC). However, their mechanism and significance remain to be elucidated. We studied the genome-wide DNA methylation landscape of HCC by applying whole-genome bisulfite sequencing (WGBS) techonlogy. Overall, HCC exhibits a genome-wide hypomethylation pattern. After further annotation, we obtained 590 differentially hypermethylated genes (hyper-DMGs) and 977 differentially hypomethylated genes (hypo-DMGs) from three groups. Hyper-DMGs were mainly involved in ascorbate and alternate metabolism pathways, while hypo-DMGs were mainly involved in focal adhesion. By integrating the DMGs with HCC-related differentially expressed genes (DEGs) and DMGs from the TCGA database, we constructed prognostic model based on thirteen aberrantly methylated DEGs, and verified our prognostic model in GSE14520 dataset. This study compares the patterns of global epigenomic DNA methylation during the development of HCC, focusing on the role of DNA methylation in the early occurrence and development of HCC, providing a direction for future research on its epigenetic mechanism.