黄连NRAMP3基因的克隆与生物信息学分析＊

目的 克隆黄连（Coptis chinensis Franch.）中自然抗性相关巨噬细胞蛋白（Natural Resistance-Associated Macrophage Protein，NRAMP）的编码基因，并进行生物信息学分析。方法 从黄连基因组中比对NRAMP3基因，并根据比对的基因序列设计特异性引物，经PCR扩增得到的黄连NRAMP3编码序列，进行克隆、测序和生物信息学分析，并利用qPCR技术对黄连NRAMP3基因进行时空表达分析。结果 得到黄连NRAMP3基因cDNA序列，全长1617 bp，编码538个氨基酸，通过与GenBank上的其他蛋白序列比对，将其命名为CcNRAMP3；序列分析显示，黄连NRAMP3基因编码的氨基酸序列包含一个典型的NRAMP结构域（PF01566），有12个跨膜结构域，亚细胞定位于液泡膜上，具有疏水性强的特点。二级结构中肽链构象主要包括α-螺旋与无规则卷曲两部分；三级结构模型具有葡萄球菌锰转运突变体（MntH）的晶体结构。利用系统进化关系分析推测它可能具有转运重金属元素Cd功能。对黄连NRAMP3基因的组织表达分析表明，CcNRAMP3基因在黄连叶片中表达量最高。在遭受镉胁迫时，在须根中表达量先升高后降低，该基因很可能主要在根部对镉进行响应并发挥作用。结论 本研究首次通过克隆得到黄连NRAMP3基因，并运用生物信息学方法对其理化性质、结构特征等进行了分析预测，这些结果将为黄连NRAMP3基因的功能研究以及其对镉转运的调控机制提供理论依据和基因资源。     

骨肉瘤差异表达基因的生物信息学分析及关键基因筛选

目的筛选成骨型骨肉瘤与正常成骨细胞的差异表达基因, 寻找成骨型骨肉瘤发生、发展的关键基因。方法从Gene Expression Omnibus(GEO)数据库获得正常成骨细胞和骨肉瘤组织的基因表达数据集GSE33382, 采用R语言的limma包筛选正常成骨细胞和成骨型骨肉瘤的差异表达基因, 对差异表达基因进行京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。采用String数据库构建蛋白交互网络, 应用Cytoscape软件的分子复合物检测(MCODE)插件筛选互作网络中的网络模块, 应用Cytoscape软件中的BiNGO模块对MCODE筛选得到的前3个主要模块所包含的差异表达基因进行基因本体(GO)富集分析。采用MCC算法筛选蛋白互作网络中前10个关键基因。从GEO数据库获得骨肉瘤的基因表达和生存数据集GSE39055, 采用Kaplan-Meier法进行生存分析。选取2005年1月至2015年12月福建医科大学附属第一医院收治的48例成骨型骨肉瘤患者的资料进行验证, 采用免疫组化法测定骨肉瘤组织中STC2蛋白的表达, 结合患者的临床资料进行生存分析。结果从GSE33382数据集...     

基于生物信息学的肥厚型心肌病易感基因TNNC1单核苷酸多态性致病表型分析

肥厚型心肌病(HCM)是一种常见的遗传性心脏病,是青少年及年轻运动员心源性猝死的最主要原因之一,其分子遗传学基础为基因突变。TNNC1是HCM的重要致病基因之一,目前仅发现其少量非同义单核苷酸多态性(nsSNPs)位点与HCM发病相关,但该基因其他nsSNPs数量较多,结合临床进行实验遗传检测其基因型与表型的关系,工作量巨大,尚不可行。因此,采用生物信息学方法,从dbSNP数据库中筛选出TNNC1基因全部的nsSNPs,联合4款(Mutation Taster、PolyPhen-2、PhD-SNP和MutPred)专业软件,进行有害性分级筛选和致病关联预测,最后进行突变蛋白三维结构建模及可视化分析。结果显示,首次从TNNC1基因102个nsSNPs位点中预测出疾病相关的18个(G159D、S69R、P52R、D149G、D3V、G140E、N51K、D151V、M47R、G110C、A23D、G140R、K158N、C35Y、R147C、L48P、F74C和V44G)高风险nsSNPs。基于生物信息学方法,以TNNC1基因的nsSNPs为示范,分析其nsSNPs与疾病表型的关系,这为其他遗传疾病致病基因nsSNPs的关联分析打下理论研究基础,具有重要的参考价值。     

基于数据库挖掘和分子生物学探讨白藜芦醇治疗肺腺癌的作用机制

目的 结合生物信息学与分子生物学探讨白藜芦治疗肺腺癌的作用机制。方法 从DrugBank获取白藜芦醇作用靶点信息，运用STRING数据库构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络。在TCGA数据库中分析靶标基因在肿瘤及正常组织中表达量，预示其在肿瘤发生发展中的影响。然后，运用随机森林和单因素COX回归的分析方法对靶标基因进行筛选。结合生物信息学结果，使用分子生物学探究白藜芦醇治疗肺腺癌的作用机制。结果 基于白藜芦醇作用靶点的PPI网络，筛选出10个Hub基因，其中溶质载体家族2成员1（SLC2A1），花生四烯酸5-脂氧合酶（ALOX5），过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARG）和花生四烯酸15-脂氧合酶（ALOX15）在肿瘤和正常组织中表达量具有显著差异。然后，随机森林和单因素COX回归分析结果表明SLC2A1对肺腺癌的生存和预后意义重大。KM-plotter生存分析结果显示SLC2A1表达量与肺癌患者的总体生存率（OS），初次进展（FP），进展后生存率（PPS）均紧密相关。分子生物学实验也进一步证明白藜芦醇能够通过降低SLC2A1表达，抑制肺腺癌细胞的增殖和迁移。免疫组化评分显示SLC2A1在肿瘤和正常组织中蛋白表达量具有显著差异。结论 白藜芦醇通过降低SLC2A1表达，抑制肺腺癌细胞的增殖和迁移，在肺腺癌的临床治疗中具有深远意义。     

基于网络药理学联合GEO芯片分析百合乌药汤治疗胃癌的分子靶点及作用机制

目的:基于网络药理学联合GEO芯片差异基因分析的方法,分析百合乌药汤治疗胃癌的分子靶点和作用机制。方法:在TCMSP数据库检索中药药物信息,获得百合乌药汤的活性成分和分子靶点。在GEO芯片数据库通过检索"gastric cancer"分析筛选后获得GSE118916芯片数据,通过R软件分析得出差异基因,并绘制热图和火山图。通过Cytoscape3.7.2构建百合乌药汤与胃癌的成分-靶点网络图,使用插件Bisogenet和CytoNCA绘制核心靶点拓扑网络,并进行药物与疾病基因的GO富集分析(BP、CC、MF)和KEGG富集分析。结果:从GEO数据库下载分析得到与胃癌上调和下调最明显的差异基因40个。获得百合乌药汤有效活性成分10个,主要包括槲皮素(quercetin)、谷固醇(beta-sitosterol)、异松脂酸(Isopimaric acid)等,作用于PTGS2、ADH1C、ADRB2、PLAU、MAOA、CHRM3、CCNA2、MMP9、IL6等31个基因靶点。生物功能和通路富集分析表明,百合乌药汤治疗胃癌主要涉及脂多糖、氧化应激、血红素结合、蛋白激酶调节等方面,通过调节AGE-RAGE、TNF、NF-κB、IL17等信号通路发挥治疗作用。结论:百合乌药汤治疗胃癌的重要活性成分为槲皮素、谷固醇等,涉及TNF、NF-κB、IL17等信号通路。     

基于生物信息学筛选早发性乳腺癌差异表达基因

目的筛选并分析与早发性乳腺癌发生、发展相关的靶基因。 方法(1)在美国国立生物技术信息中心的公共基因芯片数据库(GEO)中检索早发性乳腺癌样本及非早发性乳腺癌样本相关基因芯片数据。对上述数据使用GEO2R、R4.1.2及Venn软件筛选出相关差异表达基因(DEGs)，并运用在线分析工具(Web Gestalt)对DEGs，进行相关功能和信号通路富集分析。(2)同时，通过String在线数据库构建DEGs编码的蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络，并利用Cytohubba插件对该网络中的基因进行评分，筛选出枢纽基因。将枢纽基因导入Kaplan-Meier生存分析工具(Kaplan-Meier Plotter)，评估枢纽基因在早发性乳腺癌的预后价值。(3)将肿瘤基因组图谱(TCGA)数据库中的肿瘤组织以年龄为标准进行分组，分析枢纽基因在各年龄组中的表达，并与正常组织中的表达进行比较，对得到的枢纽基因进行验证。DEGs表达量的多组间比较使用Kruskal-Wallis H检验，使用Bonferroni法进行两两比较。 结果(1)筛选出编号为GSE89116、GSE109169、GSE36295的基因芯片数据集，共得到80个差异表达基因，其中上调差异表达基因17个，下调差异表达基因63个。富集分析显示：DEGs主要富集在脂质代谢和氧化还原过程以及PPAR信号通路、AMPK信号通路上。(2)在PPI中发现主要的关键基因为PPARG、ADIPOQ、LIPE、PCK1、PDK4、ACACB、PLIN1、CAV1、CD36、ANGPTL4。ACACB、ADIPOQ、CAV1、LIPE、PLIN1、PPARG基因的低表达与乳腺癌患者的不良OS相关(HR＝0.69、0.84、0.76、0.88、0.78、0.82；95%CI：0.59~0.80、0.76~0.93、0.67~0.83、0.79~0.97、0.70~0.86、0.73~0.90；P均<0.050)。(3)ACACB、ADIPOQ、LIPE、PLIN1、CAV1及PPARG这6个与预后相关的基因在正常组织中的表达量均远高于各年龄组肿瘤组织中的表达量(χ²＝104.03、179.57、161.85、189.87、118.56、103.62，P均<0.001)，早发性乳腺癌组(21~40岁)的LIPE、PLIN1表达量低于41~60岁、61~80岁年龄组，差异具有统计学意义(LIPE: Z＝21.07、23.12, P均<0.050; PLIN1：Z＝16.89、18.76, P均<0.050)。 结论早发性乳腺癌与非早发性乳腺癌存在差异基因表达谱，LIPE、PLIN1可能是早发性乳腺癌发生、发展的关键基因。     

构建多要素关联诊断体系, 提高医学影像学临床效能

医学影像学在新诊疗服务模式下发挥着越来越重要的作用, 其本身正在多重因素的推动下不断优化。以系统科学理论和方法推动医学影像学重构为理念, 本文提出了多要素关联诊断体系这一系统性解决新范式, 对该体系产生的背景、关键技术、内在逻辑进行了说明, 对未来的应用场景进行了展望。