Bmi-1在丁酸钠诱导肿瘤细胞凋亡过程中的作用机制

丁酸钠（Sodium butyrate,NaB）是一种组蛋白去乙酰化酶抑制剂（histone deacetylase inhibitors,HDACi）,通过增加组蛋白的乙酰化,使染色质处于开放状态,便于基因转录与表达。多梳基因家族（Polycomb group genes,PcG）的成员Bmi-1蛋白可以对染色体组蛋白进行修饰,使一些抑癌基因如p14、P16和P21基因等表达沉默,同时Bmi-1蛋白通过Wnt信号通路激活原癌基因c-Myc,使Bmi-1、Wnt信号通路、c-Myc组成一个正反馈循环,还可以上调端粒酶的表达,导致肿瘤的发生。HDACi可以下调Bmi-1蛋白的表达,并通过上调p14、p16和p2l等的表达以及线粒体通路和Wnt信号通路抑制肿瘤细胞的增殖、分化,诱导肿瘤细胞凋亡。HDACi将可能为肿瘤的治疗提供一个广阔的前景,本研究将对Bmi-1在丁酸钠诱导肿瘤细胞凋亡过程中的作用机制作一综述。     

钙离子通道亚基Cacnb3对小鼠脂肪间充质干细胞成骨分化的促进作用

间充质干细胞在治疗骨相关疾病中具有重要意义,但其在成骨分化中的机制尚未完全阐明。该研究通过分析GEO数据库中有关组蛋白去乙酰化酶抑制剂(HDACi)处理过的小鼠成骨前体细胞(MC3T3-E1 preosteoblasts)的生物芯片数据,筛选出22个在成骨分化中上调,在成脂分化中下调,且受HDACi紧密调控的基因。这22个基因中有6个基因(Cacnb3、Lpcat2、Cd248等)与Ca~(2+)调节功能相关,提示Ca~(2+)可能在MSCs分化中发挥重要作用。在后续实验中,我们观察到电压依赖性钙通道亚单位β3(calcium voltage-gated channel auxiliary subunit beta 3, Cacnb3)和磷脂酰基转移酶2(lysophosphatidylcholine acyltransferase 2, Lpcat2)在小鼠脂肪间充质干细胞(ADSCs)、人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)和小鼠成骨前体细胞(MC3T3-E1)的成骨分化过程中上调,提示Cacnb3、Lpcat2可能参与ADSCs的体外成骨分化。此外,利用钙离子荧光探针检测方法,发现敲低Cacnb3后3T3-E1细胞内Ca~(2+)浓度明显低于对照组,同时,成骨相关基因(ALP、Runx2)表达显著下调,表明Cacnb3可能通过影响Ca~(2+)浓度调控细胞的成骨分化,该研究为进一步探索间充质干细胞成骨分化的机制奠定了基础。     

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。     

基于网络药理学的杜仲-山茱萸配伍治疗糖尿病的作用机制

为探讨杜仲-山茱萸治疗糖尿病的作用机制。研究利用网络药理学的方法,首先通过中药系统药理学数据库筛选出杜仲和山茱萸的活性成分和相关靶点,再利用DisGeNET、DrugBank等数据库筛选出糖尿病的潜在靶点。以STRING数据库对活性靶点构建蛋白互作网络(PPI)分析,采用Cytoscape3.7.0软件绘制其“成分-靶点-通路”的相互作用网络,通过CludterProfiler对靶蛋白进行生物过程、细胞组分及分子功能分析;京都基因与基因组(KEGG)的代谢通路分析。实验结果筛选得到杜仲-山茱萸有效成分30个,其中槲皮素、山奈酚、β-谷甾醇等成分对PTGS2、DPP4、ADRB2、PPARG等相关靶点通过IL-17信号通路、钙信号通路、脂肪细胞脂解的调控等参与氮化合物代谢过程、血液循环、脂肪细胞分化和血压调节等过程。综上,杜仲-山茱萸配伍治疗糖尿病存在多成分和多重药理作用机制,为进一步研究其治疗糖尿病药理实验提供了参考,也为其他中药的相关研究提供借鉴和参考。     

组蛋白去乙酰化酶抑制剂的研究进展

核小体是真核生物染色质的基本单位,通过对组蛋白核心的N-端的乙酰化、甲基化、磷酸化、遍在蛋白化的修饰作用而影响细胞的功能。组蛋白乙酰化酶(histone acetylase HAT)及组蛋白去乙酰化酶(Histone Deacetylases HDAC)之间的动态平衡控制着染色质的结构和基因表达。当组蛋白去乙酰化水平增加,乙酰化水平相对降低,即会导致正常的细胞周期与代谢行为的改变而诱发肿瘤,及神经退行性变。组蛋白去乙酰化酶抑制剂(Histone Deacetylases-inhibitor HDACi)目前是国内外研究的热点。其中,曲古霉素A(Trichostatin A TSA),是最早发现的天然组蛋白去乙酰化酶抑制剂;伏立诺他(Suberoylanilide Hydroxamic Acid SAHA)已经美国FDA批准用于治疗皮肤T细胞淋巴瘤。本文就HDACi分类及其功能出发综述HDACi的作用机制及研究进展。     

α-硫辛酸作用肺癌细胞的转录组分析

为了获得α-LA作用肺癌细胞后的转录组数据库和差异表达基因,我们将A549细胞处理组和对照组作为测试样品,采用Illumina Hi Seq TM2000测序技术进行转录组测序,并进行系统的生物信息学分析。对照组和处理组两两比较共获得6 748个差异表达基因。GO(gene ontology)分类分析表明,差异表达基因属于细胞组分、分子功能和生物学过程的46个类别。KEGG Pathway显著性富集分析提示差异表达基因共涉及15条途径,包括肿瘤相关通路、内质网蛋白加工、细胞周期、核糖体、剪接体等相关途径。对α-LA作用肺癌细胞的转录组进行拼接、组装和功能注释,得到大量转录本信息,为探究α-LA作用肺癌细胞后基因差异表达及相关分子机制提供了宝贵的基因组数据库资源。     

常用肿瘤基因分析方法及基于TCGA数据库的分析应用

随着二代测序技术的快速发展,数据量不断累积,肿瘤学家的目光逐渐由多物种测序转移至高通量测序数据的分析和比对。基因数据分析方法层出不穷,高通量的组学分析手段不断优化和创新,基因数据的挖掘和分析工作正处于飞速发展的时期。以肿瘤病人样本为核心的数据库The Cancer Genome Atlas (TCGA)由此应运而生,该数据库全方位记录了从临床肿瘤病人样本得到的基因数据如DNA序列、转录本信息、表观遗传学修饰等。本文主要从数据分析方法、TCGA数据库及其应用实例等3个方面详细介绍了肿瘤相关基因数据的深入挖掘和生物信息学分析方法的最新研究进展,以期为研究人员利用大数据发现肿瘤防治相关的新靶点提供借鉴和参考。     

肿瘤基因疫苗的研究进展

基因疫苗技术自从20世纪90年代问世以来被迅速应用到传染病、免疫缺陷、肿瘤等重大疾病的预防和治疗的研究中,有一部分已经进入临床试验阶段.肿瘤基因疫苗可以打破免疫耐受,增强免疫原性,诱导机体产生针对肿瘤的体液和细胞反应,既有预防又有治疗肿瘤的作用.能够防治肿瘤的基因疫苗发展迅猛,主要包括与肿瘤相关抗原（TAAs）有关的全长、表位、独特型（Id）和融合DNA疫苗,能够自主复制的RNA疫苗,与树突细胞（DCs）相关的肿瘤基因疫苗等.肿瘤基因疫苗的分子作用机制及其存在的弊端也日益成为关注的问题.     

数据挖掘中药治疗癫痫药对“陈皮-半夏”及其网络药理学作用机制分析

探讨中药治疗癫痫的方药使用规律,挖掘出常用药对陈皮-半夏,借助网络药理学技术预测陈皮-半夏中的化学成分所潜在的作用靶点,探讨其治疗癫痫多成分,多靶点,多通路的作用机制。以中国全文期刊数据库(CNKI)、维普、万方收集治疗癫痫的中药复方,运用Apriori算法建立起关联模型,挖掘出数据库中隐藏的药物配伍规律,利用TCMSP、OMIM、STRING及DAVID数据库分析药物疾病靶点间相互作用关系及相关通路。在所筛选出符合标准的131篇文献中,有226个方剂中共使用221种中药,得到置信度最高的药对陈皮-半夏,陈皮-半夏得到的18个目标化合物共检索出268个靶点基因,癫痫检索出的相关靶基因为886个,两者相关靶基因进行匹配得到共同靶基因41个,通过Cytoscape获取PPI网络中得到AKT1、MAPK3、FOS等具有重要地位的基因在陈皮-半夏治疗癫痫中具有重要意义。关键靶基因的GO和KEGG富集分析可得到陈皮-半夏配伍治疗癫痫的作用机制主要涉及对药物的反应、脂肪细胞分化的正调节、Ras蛋白信号转导、运动行为等生物功能,通过调节Serotonergic synapse、Kaposi sarc...     

增强子的鉴定及其在肿瘤研究中的应用

增强子是一类增强靶基因转录活性的DNA顺式作用元件。但是增强子与靶基因的方向和距离不确定,大大增加了研究增强子调控的靶基因及其作用机制的困难。已有大量研究显示,增强子的突变或功能异常与疾病发生发展相关;仅有少量研究报道增强子通过促进靶基因的表达,引发癌症或产生抗药性。目前与癌症发生发展和在癌症治疗过程中抗药性产生相关的增强子尚未得到充分鉴定,这些增强子的调控机制也未得到充分解析。本文对目前可在全基因组水平上预测和鉴定增强子以及解析增强子调控机制的方法进行总结和对比,并对近几年增强子在肿瘤诊断、治疗和发生发展机制中的研究进展进行综述。期望本文为筛选与癌症发生发展相关的增强子和解析这些增强子的调控机制提供参考,为提高癌症的诊断和制定癌症的治疗策略提供新的视角。     

组蛋白去乙酰化酶抑制剂诱导肿瘤细胞凋亡的机制

组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDACi）是一类新的化疗药物,能够有效抑制组蛋白去乙酰化酶的活性,促进组蛋白及非组蛋白的乙酰化修饰,在转录和翻译后修饰水平调控肿瘤靶蛋白及凋亡相关蛋白的表达和降解,活化凋亡信号通路,诱导肿瘤细胞凋亡。HDACi抑制抗氧化蛋白的表达,提高细胞内活性氧的水平,引起细胞的氧化损伤。因此,氧化损伤诱导的细胞凋亡也是HDACi杀伤肿瘤细胞的重要机制。HDACi诱导细胞凋亡机制的发现将进一步促进HDACi在临床治疗中的应用。     

基于分子对接和系统药理学小青龙汤治疗哮喘的作用机制

为从分子层面阐述小青龙汤治疗哮喘的作用机制,探索小青龙汤的潜在靶标,本研究检索中药系统药理学数据库及分析平台(TCMSP)并根据口服生物利用度(oralbioavailability,OB)、药物相似性(drug-likeness,DL)筛选出小青龙汤的活性成分,利用Pharmmapper数据库筛选小青龙汤潜在作用靶点,挖掘CTD、Genecards数据库以筛选与哮喘相关的作用靶点,利用Cytoscape 3.6.1软件构建小青龙汤的蛋白互作网络图、化合物靶点图,并通过计算拓扑学参数找到小青龙汤中关键的作用靶点和化合物。对小青龙汤对哮喘的作用靶点进行GO分析和KEGG分析。利用iGEMDOCK软件进行分子对接,预测作用靶点和主要化合物的结合度。通过筛选得到小青龙汤活性成分、潜在作用靶点;GO分析得到43个生物学过程、11个细胞组成和9个分子功能;KEGG分析包括PI3K-Akt信号通路、HIF-1信号通路、Wnt信号通路等。初步验证和预测了小青龙汤对治疗哮喘的作用机制,并为进一步深入揭示其作用机制提供参考。     

胰腺癌中CDK1的表达与预后的生物信息学分析

为探讨胰腺癌的发病机制并为胰腺癌的防治提供生物信息学依据,用GEO2R在线工具分析GSE16515中胰腺癌患者肿瘤组织和相应正常组织的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),通过DAVID数据库对DEGs进行GO分析和KEGG通路富集分析,然后通过STRING数据库构建蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)网络,用Cytoscape软件进行关键基因(hub基因)筛选和功能模块分析,并在GEPIA数据库对hub基因进行验证,用CCLE数据库检测靶基因在胰腺癌组织及细胞系中的表达水平。分析结果显示胰腺癌中筛选出的376个DEGs主要涉及细胞周期、p53信号通路、蛋白质消化吸收、ECM-受体相互作用、PI3K-Akt信号通路、血小板激活信号通路。GEPIA数据库验证结果显示10个hub基因均在胰腺癌组织中高表达,其中8个hub基因与胰腺癌患者的不良预后有关。CCLE数据库检测结果显示周期蛋白依赖性激酶1 (cyclin-dependent kinase 1, CDK1)在胰腺癌组织和细胞中均有较高的表达水平。本研究结果表明CDK1可能与胰腺癌的发生发展最为相关,为进一步探究胰腺癌的发病机制提供了生物信息学依据。     

抗菌肽LL-37抑制肝癌细胞恶性增殖的转录组分析

抗菌肽LL-37与肿瘤的发生发展密切相关,课题组前期研究发现LL-37能够抑制肝癌细胞恶性增殖。为了给其抑制肝癌发生发展的分子机制研究提供更多的生物学依据,本研究通过高通量RNA测序技术以及生物信息学方法对LL-37作用前后肝癌细胞中的差异表达基因(differentially expressed gene, DEG)进行了分析,共筛选出753个DEG,其中上调的DEG 374个,下调的DEG 379个;进一步对筛选出的DEG进行基因本体论(Gene Ontology, GO)及京都基因和基因组数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes, KEGG)通路富集分析,并构建DEG编码蛋白互作网络,筛选出10个可能参与LL-37抑制肝癌细胞恶性增殖的潜在关键基因。经分析这些基因均表达下调,且对机体炎症的激活、转运以及肿瘤细胞的增殖、迁移至关重要。以上结果为揭示LL-37在肝癌发生发展中的作用及机制提供了数据基础,为探索肝癌诊断和治疗手段提供了新的思路。     

肾移植术后肾功能延迟恢复的发病分子机制与诊断标志物研究

移植肾功能延迟恢复(DGF)为肾移植患者常见并发症之一,越来越多的研究开始关注肾移植患者术后DGF发生的新病理生理学机制以及潜在的诊断标志物。本研究对GEO数据库中肾脏移植手术患者的基因表达谱数据进行分析,通过差异表达基因分析发现了多个表达异常的转录因子和免疫相关基因,通过基因编码蛋白之间的相互作用网络分析进一步挖掘了疾病进展过程中的核心调控基因。通过结合加权基因共表达网络分析(WGCNA)和机器学习构建了肾移植术后DGF的预测模型。模型XGBoost的准确率能够达到82.4%,其受试者工作特征曲线下面积(AUC)为0.86,马修斯相关系数(MCC)为0.652,灵敏度(Sensitivity)及特异度(Specificity)则分别为0.789和0.867。对这些获得最优预测效能的特征基因进行检索发现,这些高区分度基因与肾功能密切相关。最后通过比对CMap数据库发现了多个潜在可用于疾病治疗的小分子化合物。本研究对肾移植术后DGF的病理生理学机制进行了多角度探索,为相关疾病的诊断和治疗提供了可靠的理论和实验依据。     

CTNNBIP1和ICMT基因共表达在膀胱尿路上皮癌中作用和功能分析

为了研究CTNNBIP1和ICMT基因共表达在膀胱尿路上皮癌中的作用及对患者预后的诊断价值,本研究选取癌症基因组图谱(TCGA)数据库中412例膀胱尿路上皮癌数据资料,利用cBioPortal数据库对膀胱尿路上皮癌CTNNBIP1基因、ICMT基因及其共表达基因作生存分析,将Pearson和Spearman相关系数均大于0.3的基因定义为中等程度以上共表达相关的基因。通过String数据库获取这些基因共表达的互作关系组。采用DAVID数据库、GO数据库、KEGG数据库分别对其进行信号通路和功能分析,生物学过程聚类分析,信号通路聚类分析。结果显示:TCGA数据库中的膀胱尿路上皮癌患者CTNNBIP1和ICMT存在共表达(Pearson相关系数=0.46和Spearman相关系数=0.47)。String数据库显示基因共表达有38组具有互作关系。KEGG数据库显示CTNNBIP1-ICMT基因共表达所富集的信号通路集中在细胞周期(p<0.05)。DAVID数据库分析其功能主要为调节细胞生长和有丝分裂、负性调控Wnt信号通路、蛋白激酶结合等。生存分析证实CTNNBIPI1和ICMT基因共表达与患者总生存率显著相关(p=0.002 72),CTNNBIPI1和ICMT共表达阳性患者的预后最差。由此得出结论:CTNNBIP1和ICMT在膀胱尿路上皮癌中存在共表达,对CTNNBIP1-ICMT基因共表达网络和生物信息学分析,可找到其在膀胱尿路上皮癌中的作用及信号通路,为深入研究膀胱尿路上皮癌的发病机制提供了理论基础,可提高膀胱尿路上皮癌患者的预后。     

参苓白术散治疗结直肠癌的网络药理学机制及分子靶点探讨

为探究参苓白术散(Shenling Baizhu powder, SLBZP)治疗结直肠癌的作用机制。运用网络药理学的方法,通过TCMSP数据库收集、筛选SLBZP的活性成分并获得作用靶点,GEO数据库筛选获得CRC患者与健康个体之间的差异表达基因作为CRC的相关靶点。借助Cytoscape软件构建药物成分、疾病靶点网络,Bisogenet构建蛋白质相互作用(PPI)网络,以识别SLBZP作用于CRC的候选靶点。通过基因本体(GO)功能富集京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析核心基因的生物学功能及通路富集情况。Cytoscape软件构建了靶点-途径网络,根据Degree筛选关键靶基因。通过分析得到SLBZP治疗CRC的核心靶点165个,发现核心靶点功能注释与转录因子的活性、蛋白质稳定性调节、泛素蛋白连接酶结合等有关。PI3K-Akt信号通路,PD-L1/PD-1途径,病毒致癌等二十个途径均得到显著的富集。AKT1、TP53、PIK3R1为核心基因,MAPK3、NFKB1、CCND1、MAPK1、RELA、CDKN1A、MYC、STAT3、MDM2、JUN、RB1等是SLBZP网络途径中治疗CRC的关键基因。综上SLBZP对CRC的治疗作用可能与特定的生物学过程及相关途径调节炎性反应、优化肠道菌群结构发挥治疗作用。通过网络药理学分析评估,SLBZP复杂的作用机理及作用靶标得到了进一步的揭示,对CRC治疗意义重大。     

脊髓损伤机制研究的生物信息学分析

用生物信息学方法筛选参与脊髓损伤(spinal cord injury, SCI)发展过程的关键分子和通路,可为脊髓损伤发展机制的研究提供指导。从GEO数据库下载基因芯片数据,并将数据集中的样本分为脊髓损伤组(SCI组)和正常组(normal组)。应用R语言处理来自不同数据集样本间的批次效应,同时对基因芯片的表达数据进行标准化处理,并通过PCA分析监测标准化处理后数据的质量。应用R语言中的limma包分析标准化后的基因表达矩阵,以得到差异基因。将差异基因导入DAVID数据库进行GO (gene ontology)分析,并通过KEGG数据库进行通路分析。然后应用STRING数据库构建PPI网络,并通过Cytoscape中的cytoHubba插件分析得到10个hub基因。最后应用箱式图监测hub基因在不同样本中的表达,并用GeneCards数据库查询hub基因的功能。此外,为了补充差异基因筛选的不足,通过R语言对基因表达矩阵进行了GSEA (gene set enrichment analysis)分析。结果显示:TYROBP、ITGB2、PTPRC和FCER1G等基因在脊髓损伤发展过程中发挥重要的作用;细胞外基质的炎症反应、葡糖醛酸基转移酶活性的变化和星形胶质细胞的迁移等与脊髓损伤的发展机制关系密切; TNF信号通路、NF-κB信号通路和p53信号通路在脊髓损伤的发展机制中发挥重要的作用。这些关键的分子和通路在脊髓损伤中的作用值得我们进行更深入的探讨。     

基于网络药理学探讨红芪的活性成分、作用靶点及潜在治疗价值

目的:采用网络药理学技术研究红芪的主要活性成分、作用靶点、药理机制及潜在治疗价值.方法:利用中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP),根据口服生物利用度(OB)和类药性(DL)筛选红芪的主要活性成分和作用靶点,利用Swiss Target Prediction网站找出遗漏基因,对汇总基因进行查重后得到潜在靶点,借助...     

基于网络药理学和分子对接探索桑白皮治疗糖尿病周围神经病变的潜在机制

本研究运用网络药理学和分子对接方法对中药桑白皮治疗糖尿病周围神经病变(DPN)的活性成分、潜在作用靶点和信号通路进行研究,探索桑白皮治疗DPN的可能作用机制。首先从中药系统药理学数据库(TCMSP)筛选出桑白皮的活性成分及靶点基因。通过GeneCards数据库及OMIM数据库筛选出DPN的疾病靶点基因,并用Cytoscape软件构建"药物-有效成分-靶基因-疾病"中药调控网络图。将有效成分靶标与疾病靶标上传到STRING数据库,构建蛋白互作网络图(PPI),并使用R语言对得到的PPI进行核心基因的筛选。运用R语言对关键靶点进行GO富集分析和KEGG通路富集分析。其次从活性成分及靶点基因中根据degree值筛选出前3个关键成分,并将该网络中的基因靶点以degree值高低进行排序,选择前3个核心靶点,然后从RCSB数据库下载相关蛋白的结构,使用Pymol软件去除溶剂分子与配体,使用AutoDock软件进行分子对接。最后通过酶联免疫吸附实验和荧光光谱实验验证网络药理学富集分析的结果。最终预测到31个桑白皮活性成分,312个活性成分相关靶点,120个桑白皮-糖尿病周围神经病变共同有效靶点。活性...