基于生物信息学方法识别非小细胞肺癌(NSCLC)潜在治疗靶基因

本研究运用生物信息学方法识别非吸烟女性非小细胞肺癌(NSCLC)潜在的靶基因,并从分子水平探索其潜在的发病机制。从GEO数据库下载非吸烟女性非小细胞肺癌相关基因芯片数据集,经癌症组和癌旁对照组差异表达基因识别,并利用R软件对差异基因进行层次聚类分析,DAVID进行基因本体(gene ontology)和KEGG通路富集分析,STRING和Cytoscape软件构建蛋白-蛋白交互(PPI)网络,以及运用PASTAA分析,识别NSCLC相关转录因子,构建转录因子-基因共表达网络。结果表明,185个基因在NSCLC中差异表达,其中40个上调,145个下调;通过PASTAA分析识别出5个NSCLC基因相关转录因子。差异基因与胶原分解代谢过程、炎症反应的正调控等生物过程密切相关,基因的产物主要参与蛋白质细胞外基质、胶原三聚体等细胞组分,且主要发挥调节金属内肽酶活性、肝素结合和调节受体活性等分子功能;KEGG通路富集分析表明差异基因显著富集到胞外基质-受体信号通路、粘着斑信号通路、PPAR信号通和PI3K-Akt信号通路等,与非小细胞肺癌的发生发展密切相关。通过生物信息学方法,最终筛选到4个NSCLC关键基因:IL6、MMP1、COL1A1、CD36,其可能是非吸烟女性NSCLC潜在的治疗靶点。     

髓母细胞瘤基因表达谱芯片关键基因的生物信息学分析

筛选髓母细胞瘤(medulloblastoma, MB)发生发展的关键基因,可为MB分子机制的进一步研究提供生物信息学依据。本文通过下载GEO (Gene Expression Omnibus)数据库GSE50161原始数据,利用R语言对正常脑组织与髓母细胞瘤组织中差异表达的基因进行分析;通过生物信息学分析工具(DAVID、STRING和Cytoscape)对差异基因进行生物学功能和蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)分析,并通过PPI筛选互作调控的关键基因。结果显示,总共筛选出999个差异表达的基因,鉴定了CCNB1、AURKB、MAD2L1、CENPE、KIF2C、BUB1、BUB1B、NDC80、CENPF、CDC20十个关键基因。差异基因生物学功能主要富集于有丝分裂的核分裂、染色体分离、微管蛋白结合、RAGE受体结合等生物过程。KEGG信号通路分析结果显示差异基因主要富集于细胞周期、NF-κB、IL-17和T细胞受体等信号通路。10个关键基因的生物学功能和信号通路主要富集于细胞有丝分裂和细胞周期通路。因此,细胞周期通路对MB的增殖和分裂起着关键性的作用,相关的分子机制值得进一步深入研究。     

神经病理性疼痛大鼠海马miRNA差异性表达研究

目的:探讨神经病理性疼痛大鼠海马差异性表达的miRNAs,并预测其在神经病理性疼痛发病机制中的作用。方法:通过建立L5神经结扎横切(L5 Spinal Nerve Transection,L5-SNT)所致神经病理性疼痛大鼠模型,在机械痛阈检测结束后处死大鼠,剥离海马组织,提取miRNA进行测序,找出L5-SNT大鼠海马差异表达的miRNAs,并对其进行靶基因预测及功能分析。结果:L5-SNT大鼠模型建立成功,手术侧足底机械痛阈明显低于正常组和假手术组大鼠(P0.05)。miRNA测序结果显示:L5-SNT组的大鼠海马miRNAs发生明显的差异性表达,其中显著下调的为:rno-miR-30c-2-3p、rno-miR-370-3p、rno-miR-541-3p、rno-miR-22-3p(P0.05);显著上调miRNAs为:rno-miR-32-5p(P0.05);对上述差异性表达明显的miRNAs进行靶基因预测及功能分析,推测与海马神经病理性疼痛有关的靶基因有:Mapk14、Camk2b、Ntrk2、Cxcl12。结论:L5-SNT大鼠海马的差异性miRNAs及其靶基因功能可能主要与海马MAPK信号通路、长时程增强、炎症反应及细胞周期有关。     

MMPs在疼痛和吗啡耐受中的作用

基质金属蛋白酶家族(matrix metalloproteinases,MMPs)是一类钙、锌依赖性内肽酶。MMPs共有28个成员,能降解细胞外基质的胶原成分,参与调控不同类型细胞的迁移、应激反应等。近年发现,MMP-9和MMP-2分别参与慢性神经损伤早期和后期痛觉高敏的形成和维持,是产生神经病理性痛的重要机制。此外,急性和慢性吗啡应用后也诱发MMP-9和MMP-2生成,减弱其镇痛作用,参与导致吗啡药物耐受。这些发现不但促进了疼痛机制理论的阐明,而且为治疗疼痛和阿片类药物副作用提供了新的路径。     

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。     

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。     

经程序化冷冻的小鼠休眠胚胎的基因表达谱差异分析

目的探讨小鼠休眠胚胎经程序化冷冻后基因表达谱的变化及相关信号通路的改变趋势。方法采用Affymetrix基因芯片检测小鼠正常休眠胚胎和经程序化冷冻后的休眠胚胎的差异表达基因;采用GO分析和Pathway分析等生物信息学方法进一步了解相关信号通路的改变。结果经程序化冷冻后的小鼠休眠胚胎与正常休眠胚胎相比,存在228个差异表达基因,其中50个基因表达上调,178个基因表达下调。Pathway分析显示黏着斑通路、细胞外基质受体相互作用通路、肌动蛋白细胞骨架调节通路、细胞凋亡通路、细胞通讯通路、泛素介导的蛋白质水解通路、甘油磷脂代谢通路、小细胞肺癌通路、TGF-β信号通路、MAPK信号通路等基因差异表达变化趋势明显。结论小鼠休眠胚胎经程序化冷冻后会导致一系列基因调控变化,并可能影响多条信号通路的协同变化。     

HER-2阴性乳腺癌新靶向基因的生物信息学分析

利用生物信息学方法研究HER-2阴性乳腺癌的潜在靶向基因、信号传导通路及分子机制。从公众数据库(gene expression omnibus,GEO)下载HER-2阴性乳腺癌患者和正常女性上皮细胞基因芯片数据,运用RMA算法进行数据预处理,运用R语言LIMMA的包选出差异表达基因。将差异表达基因上传到DAVID在线网站进行富集分析,运用KEGG信号传导通路进行信号传导通路分析,最后用STRING进行蛋白相互作用网络分析(控制差异表达倍数大于2倍,p值小于0.01),筛出差异表达基因72个(上调基因10个,下调基因62个)。差异基因富集分析结果表明富集程度高的差异基因主要与转录调节、细胞凋亡及细胞外刺激反应等密切相关,信号传导通路分析结果表明差异基因主要与MAPK信号转导通路等密切相关,蛋白共表达网络分析结果表明关键蛋白质为FOS、JUN、KLF6、ATF3、HIST2H2AA4和HIST2H2BE等。HER-2阴性的乳腺癌患者早期差异表达基因表现为下调,HIST2H2AA4和HIST2H2BE可成为其潜在靶向基因,并可作为MAPK信号传导通路中ERK1/2中FOS基因的下游基因,验证需进一步实验。     

周围神经损伤后皮肤交感神经出芽及其功能意义

周围神经损伤除了引起该神经所支配的区域出现感觉、运动和自主功能障碍之外,还可以诱发神经病理性疼痛,包括自发性疼痛、痛觉过敏和异常性疼痛。有研究发现,周围神经损伤后,正常情况下只存在于皮肤深真皮及皮下组织的交感神经纤维,会出芽至浅真皮,并与感觉神经纤维相互伴行。神经病理性疼痛的发病机制目前尚不明确,考虑到皮肤交感出芽与感觉神经纤维在皮肤分布上的密切关系,本文特就各种周围神经损伤后皮肤交感神经出芽、出芽的来源、促进交感出芽的因素、交感出芽对感觉神经功能的影响以及与神经病理性疼痛的关系进行了综述,希望对进一步深入了解周围神经损伤及其造成的神经功能异常的细胞和分子机制有所助益。     

基于网络药理学研究6-姜辣素改善L6成肌细胞糖脂代谢紊乱的作用机制

运用网络药理学研究6-姜辣素改善糖脂代谢紊乱的作用机制,并通过高果糖高油酸培养的L6大鼠成肌细胞模型进行验证。借助TCMSP数据库、SwissTargetPrediction数据库、GeneCards数据库,对6-姜辣素作用糖脂代谢紊乱的靶点进行预测,运用软件Cytoscape 3.7.1构建化合物靶点-疾病网络关系,采用STRING数据库进行蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)分析,利用R包进行GO功能富集和KEGG通路富集分析;运用KEGG Mapper对富集基因进行基因映射。结合GO富集分析、KEGG通路分析和基因映射结果,该研究选择PI3K-AKT信号通路、mTOR、NF-κB-p65、ERK分子进一步进行体外实验验证。通过高果糖高油酸构建L6大鼠成肌细胞糖脂代谢紊乱模型,对细胞进行甘油三酯(TG)测定和油红染色,蛋白免疫印迹法(Western blot)检测炎症相关蛋白IL-1β、TNF-α的表达,实时荧光定量聚合酶链式反应(real time polymerase chain reaction, RT-PCR)和蛋白免疫...     

糖生物信息学数据库

糖生物信息学是在糖生物学和糖组学发展的基础上,结合计算机技术,对生命活动过程中,参与糖链及与其相互作用的蛋白质等分子研究所产生的数据进行获取、储存、解析、模拟以及预测等内容的综合学科.糖生物信息学数据库是糖生物信息学发展到一定阶段,对糖组学等研究中产生的数据进行专门储藏与查询的应用工具.目前国际互联网中存在近百个糖生物信息学相关数据库,涉及内容包括糖链结构、参与糖链合成的基因或者蛋白质、糖结合蛋白、代谢通路、糖链或相互作用蛋白质等分子三维结构,或糖组学实验结果等领域.本文将归纳总结糖生物信息学数据库,为现有研究提供帮助.     

中枢神经系统神经胶质细胞对神经病理性疼痛的调节作用

神经病理性疼痛是一种临床的常见疾病,严重影响了患者及家属的生活质量,给社会带来了沉重的负担。神经病理性疼痛的发病机制及有效治疗仍在探索中。中枢神经系统内有三种胶质细胞,包括小胶质细胞、星形胶质细胞以及少突胶质细胞。近来有研究发现,这三种胶质细胞可通过活化、产生和释放细胞因子等途径参与神经病理性疼痛的调节。探索神经胶质细胞的多种复杂功能或作用机制来充分认识胶质细胞的特点,为今后神经病理性疼痛的临床治疗提供新的思路。本文通过研究小胶质细胞、星形胶质细胞以及少突胶质细胞的特点及其对神经病理性疼痛的影响,并分析中枢神经系统胶质细胞与疼痛治疗之间的相关性,旨在总结神经病理性疼痛的发生和发展过程中小胶质细胞、星状胶质细胞及少突胶质细胞的调节作用。     

基于拓扑分析方法鉴定与胃癌相关的生物标志物

胃癌(gastric cancer, GC)是最常见的恶性肿瘤之一。由于GC发病隐匿的特性,其早期检测困难。因此,研究与GC早期诊断和预后相关的生物标志物至关重要。从GEO数据库下载了3组基因表达数据集GSE79973、 GSE19826和GSE13911,通过Limma包筛选差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),并使用DEGs、 STRING V11数据库和Cytoscape构建了DEGs的蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)网络,通过4种拓扑分析方法取交集筛选hub基因,并通过单变量Cox分析、多变量Cox分析、 Lasso回归分析、生存分析、通路分析以及文献法验证hub基因。从3个数据集中分别筛选了1 599个、 333个和662个DEGs。通过拓扑分析方法筛选了4个hub基因,即CDK1、AURKA、PTTG1和UBE2C。GO和KEGG富集分析结果表明4个hub基因参与了细胞外基质-受体相互作用、糖尿病并发症中的AGE-RAGE信号通路、小细胞肺癌和蛋白质消化吸收等通路。...     

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。     

心力衰竭大鼠心肌线粒体蛋白质组学研究

通过差速离心分离大鼠心肌线粒体,利用蛋白质组学技术构建正常大鼠心肌线粒体蛋白质组表达图谱;选用心肌梗死诱导的心力衰竭大鼠模型,分析比较心力衰竭时心肌线粒体蛋白质表达谱的改变.与正常对照组相比,心力衰竭大鼠心肌线粒体共有188个蛋白点的表达量发生了变化,其中有120个蛋白点表达上调2倍以上,有68个蛋白点表达下调1/2以上（P〈0.05）.对差异表达的蛋白点行胶内酶解后质谱鉴定和数据库检索,对蛋白质进行功能注释、亚细胞定位和生物信息学分析,其中有27个蛋白质涉及能量代谢和氧化应激,其中参与糖酵解及三羧酸循环的蛋白质（酶）表达上调,而参与OXPHOS复合体和脂肪酸代谢的蛋白质（酶）表达下调.研究结果表明,心力衰竭时心肌能量代谢模式发生了改变,底物选择从倾向于脂肪酸转为葡萄糖利用增加,糖酵解增强而脂肪酸氧化能力减低;为心肌缺血性损伤时线粒体结构和功能改变提供了分子依据,在蛋白质水平上阐述了线粒体在心力衰竭发展中的可能机制.     

触液核GluN2B-BDNF通路介导大鼠神经病理性疼痛的发生（英文）

本研究旨在探讨触液核GluN2B-BDNF通路在神经病理性疼痛中的作用。应用侧脑室注射特异性触液核示踪剂霍乱毒素亚单位B与辣根过氧化物酶复合物(cholera toxin subunit B conjugated with horseradish peroxidase, CB-HRP)的方法标记触液核;通过免疫荧光双标染色和Western blot观察大鼠触液核GluN2B和BDNF的表达;采用坐骨神经慢性压迫性损伤法(chronic constriction injury of sciatic nerve, CCI)建立大鼠慢性神经病理性疼痛模型;通过侧脑室注射GluN2B拮抗剂和BDNF中和抗体观察CCI大鼠的行为学变化。结果显示,GluN2B和BDNF均在触液核内表达,并且在CCI大鼠表达上调;侧脑室注射GluN2B拮抗剂或BDNF中和抗体能够减轻CCI大鼠的热痛觉过敏和机械性痛觉超敏;而且侧脑室注射GluN2B拮抗剂能够逆转CCI大鼠BDNF的表达上调。以上结果提示,大鼠触液核内有GluN2B和BDNF的表达,并且触液核GluN2B-BDNF通路参与了大鼠神经病理性疼痛的发生。     

多效生长因子相关基因的生物信息学分析

目的:用生物信息学方法分析多效生长因子(PTN)潜在的分子功能。方法:利用由美国亚利桑那癌中心提供的生物信息学数据库,对前期用小鼠全基因组表达谱芯片检测到的Ptn相关基因进行生物信息学分析,通过GO Terms分析这些基因所属的功能群体,用Pathway Miner分析这些基因参与调控的信号通路。结果:370个由芯片检测得到的Ptn相关基因中,在GO Terms数据库中找到231个基因,其中参与细胞成分构成的基因占31.83%,具有分子功能的基因占35.34%,而参与生物学过程的基因占32.83%;在Pathway Miner数据库中找到105个基因。这些基因相关的信号通路有230条,分别属于细胞和调控过程通路以及代谢通路。结论:PTN是一个重要的细胞因子,可能参与机体的免疫与防御反应、炎症反应,以及细胞的增殖、凋亡调控等。     

抑制脊髓中YAP/TAZ活性可抑制神经病理性痛

<正>神经生物学国际顶级期刊Journal of Neuroscience上发表研究论文,揭示了神经病理性疼痛的机制,研发出新型镇痛药物。神经病理性疼痛一般由神经损伤引起,一直是临床上重要的挑战,其机制尚不明晰、有效药物也很有限。这篇文章着眼于阐明神经损伤会引发神经元重现在发育期间的改变,代表性活化分子Wnt的信号从而成为触发神经病理性疼痛的潜在治     

间充质干细胞恶性转化相关关键基因的生物信息学分析

筛选间充质干细胞发生恶性转化相关的关键基因,可为进一步的相关性研究提供参考和依据。研究首先基于文献挖掘的方法,从已公开发表的研究中统计出间充质干细胞发生恶性转化的相关基因,随后运用生物信息学方法对上述基因进行分析,同时用在线软件构建基因所表达蛋白质的相互作用网络,并将相应网络进一步可视化处理,计算网络及各个节点的拓扑特性。结果显示,近年内的文献共涉及187个基因或其表达产物,有1 253种GO分类,KEGG通路分析显示,主要参与信号转导通路、细胞粘附、周期调节等;此外,共筛选出关键节点21个。生物信息学筛选的关键基因可用于提示间充质干细胞可能发生恶性转化的趋向,也有助于分析间充质干细胞恶性转化的可能机制。     

miR-335在肿瘤组织中的表达及其预测靶基因的生物信息学分析

目的:分析miR-335在多种肿瘤组织与癌旁组织中的表达,预测其靶基因并进行相关生物信息学分析,为进一步研究miR-335在肿瘤中的调控机制提供理论基础。方法:分析miR-335的保守性及在多个肿瘤组织中的表达;预测miR-335靶基因,并使用DAIVID对miR-335靶基因进行生物信息学分析。结果:miR-335序列高度保守,在肝癌、肺癌、乳腺癌、肝内胆管癌、脂肪肉瘤中表达下调(P<0.05)。预测miR-335靶基因共34个,靶基因集合功能富集于细胞迁移、凋亡、转录调控,以及蛋白质分子连接、细胞骨架组成等生物学过程和分子功能(P<0.05);主要参与了轴突向导和黏着斑信号通路、黑素瘤疾病信号通路及TGF-β信号通路(P<0.05)。结论:miR-335在多种肿瘤中表达异常,且涉及多个生物学过程和信号转导通路,与肿瘤的发生发展密切相关。