为了识别肺癌发展过程中的关键基因,揭示其发展的潜在机制,得到肺癌的预测模型,从GEO(Gene Ex-pression Omnibus)数据库下载了基因芯片GSE19188和GSE40791进行研究.首先对基因表达数据分析得到805个同趋势差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),构建特异蛋白质交互(protein-protein interaction,PPI)网络.再通过基因在网络中的度和表达偏差得分乘积筛选出209个肺癌发展的关键基因.关键基因在11条细胞通路中显著富集,根据这些通路的差异得分可以清楚辨别癌症样本和正常样本.最后利用通路中18个串话基因结合支持向量机算法建立肺癌的预测模型.经测试模型分类准确性达到97％,表明这18个基因作为肺癌预测基因有较好的稳健性和敏感性,可作为肺癌的预测标记物和化疗的靶点.

目的 运用通路富集和网络分析的方法揭示重度抑郁症(major depressive disorder,MDD)和阿尔茨海默症(Alzheimer's disease,AD)的共病生物过程和异常通路,预测潜在风险基因.方法 对MDD或AD易感基因进行通路和网络分析,构建主要重叠通路的串话网络,通过提取MDD和AD特异性蛋白质相互作用子网络,确定与这两种疾病相关的潜在风险基因.结果 研究得到255个MDD易感基因和587个AD易感基因以及46个共享基因.通过分析确定了48条与免疫系统、信号转导系统、内分泌系统等显著性共病通路.最后分析特异性子网络,预测出5个潜在风险基因:HSP 90AA1、ELA VL1、CEBPB、HSP 90AB1和YBX1.结论 MDD与AD共病可能是多种分子和通路的功能异常引起的,且MDD易感基因可能在共病中发挥主要作用.

目的 应用网络药理学研究方法预测银屑Ⅰ号药物成分的作用靶点,并与银屑病相关靶点进行映射,拓扑出银屑Ⅰ号成分—靶点—疾病网络并进行富集分析,探讨银屑Ⅰ号治疗银屑病可能的作用机制.方法 应用中药系统药理学(TCMSP)数据库和分析平台及文献检索挖掘出银屑Ⅰ号药物所对应的成分,通过中药成分靶点(HIT)数据库及Swiss靶点预测数据库检索出成分对应的靶点.在疾病靶点数据库(TTD),Drugbank (DBD)数据库及DisGeNet数据库中获取银屑病对应的靶点.使用Cytoscape构建银屑Ⅰ号成分—靶点—疾病网络及核心网络,应用ClueGo对靶点进行GO-BP富集分析及KEGG通路分析.结果 筛选出银屑Ⅰ号成分—靶点—疾病网络中共42个相关靶点及59个相应化合物,共得出12条主要信号通路,其中血管内皮生长因子(VEGF)信号通路及皮质类固醇反应信号通路在网络中具有串话作用.结论 银屑Ⅰ号通过直接或间接作用靶点调控多条信号通路,改善银屑病炎性浸润、角质形成细胞异常分化及异常新生血管生成等病理因素,从而发挥银屑病的治疗作用.

目的 运用生物信息学方法揭示阿尔茨海默症(AD)的生物学过程和通路,预测疾病潜在风险基因.方法 首先对收集的 AD易感基因进行基因本体论分析和通路富集分析发掘易感基因涉及的生物学过程和通路,并且提取关键的通路串话聚类模块;应用施泰纳最小树算法构建 AD特异性蛋白质子网络,预测潜在风险基因.结果 研究得到 587个AD易感基因.进行GO和通路富集分析得到参与 AD的显著性生物学过程和 48条关键通路.通过分析特异性子网络,预测出 5个潜在风险基因: HSP90AB1 、PRKACA 、GRB2 、PPP1CA和 PRKN.结论 AD的发生可能是不同系统的通路共同异常所导致,免疫系统在其中发挥较为重要的作用;预测得到 5个AD潜在易感基因.

目的 用生物信息学的方法揭示认知相关基因所调控的生物过程及通路,构建认知基因的特异蛋白网络,并挖掘其主要功能.方法 在GO、phenopedia、GLAD4U 3个数据库中,收集认知相关的基因,进行基因本体分析、通路分析及通路串话分析;从人类蛋白互作网络中提取认知相关特异蛋白网络,并通过聚类分析找出重要功能模块.结果 明确了126个认知相关基因,这些基因主要参与学习或记忆、神经发育等生物过程;多条与神经突触发育、信号转导、成瘾相关的通路参与认知过程,且各个通路之间存在紧密的串话作用.认知相关基因之间存在显著的互相作用关系(P＜10-16),相比背景基因具有更高节点度(P=1.39×10-4)以及介数中心性(P=2.07×10-5);聚类分析挖掘出胺转运调节、胆碱能突触传递和学习等重要功能模块.结论 认知是一个非常复杂的过程,涉及多个具有关键功能的基因,如HTR3A、CHRNA6、BDNF等,基因间通过紧密互相作用,调控多个生物过程及通路,包括胆碱能突触,多巴胺能突触、血清素能突触等,这些通路彼此协同发挥功能.

目的 采用GEO芯片联合网络药理学的研究方法,初步探讨当归饮子治疗慢性荨麻疹(CU)的cross-talk及miRNA-mRNA机制,为后续实验研究提供理论基础.方法 采用R语言limma包对GSE57178芯片进行差异分析;采用TCMSP、TCMID、PubChem、String、DAVID、TargetScan数据库对当归饮子有效成分、潜在靶点、PPI、KEGG、cross-talk及miRNA-mRNA机制进行预测分析.结果 GSE57178差异分析得出257个差异基因,其中240个基因表达上调(如:HIF1A、MMP12、STAT3等);有17个基因表达下调(如:FABP7、KRT15、LGR5等),其中有36个当归饮子治疗慢性荨麻疹的潜在靶点,拓扑分析出24个关键靶点基因在其中发挥重要作用;cross-talk分析得出1个靶点(SELE)在TNF通路与细胞粘附分子(CAMs)2条通路中“串话”;1个靶点(ITGB2)在吞噬体与CAMs 2条通路中“串话”;2个靶点(CTSL、CTSS)在抗原处理表达、吞噬体与溶酶体3条通路中“串话”;2个靶点(VCAM1、ICAM1)在NF-kappa B、TNF与CAMs 3条通路中“串话”;1个靶点(TLR4)在HIF-1、NF-kappa B、吞噬体3条通路中“串话”;miRNA-mRNA预测分析得出24个潜在靶点mRNA,构成了477组miRNA-mRNA模式,在CU炎症反应中发挥作用.结论 本研究从基因、分子角度预测和分析了当归饮子治疗CU的多靶点、多cross-talk、多miRNA-mRNA作用机制,为后续研究提供了依据,可成为未来机制研究的新方向.

目的 对文献报道的脑瘫差异表达基因进行生物信息学分析,并筛选脑瘫核心驱动基因.方法 通过检索Pubmed、中国知网数据库相关文献,获取脑瘫差异表达基因,并进行GO功能富集分析、KEGG信号通路分析和通路串话分析,应用STRING和Cytoscape软件构建蛋白质互作网络(PPI),并筛选排名前10的差异表达基因,即为脑瘫核心驱动基因.结果 得到298个脑瘫差异表达基因.GO功能富集分析结果显示,脑瘫差异表达基因在生物学过程方面主要与免疫应答、防御反应、对含氧化合物的反应等有关,在细胞组分方面主要与轴突、突触后膜、突触等有关,在分子功能方面主要与蛋白聚糖结合、胶原结合、抗原结合等有关.KEGG信号通路分析结果显示,脑瘫差异表达基因主要参与Th17细胞分化、Toll样受体信号通路、NOD样受体信号通路、PI3K-Akt信号通路等.脑瘫差异表达基因的通路串话关系网络中,T细胞受体信号通路、IL-17信号通路、细胞因子和细胞因子受体相互作用等通路与其他的通路之间存在较多的串话关系.PPI网络中的10个关键基因是IL-6、TNF、IFNG、CXCL8、TLR4、ICAM1、IL-4、IL-1β、CCL5、PTGS2.结论 脑瘫差异表达基因可能通过免疫应答等生物学过程发挥作用,Th17细胞分化、T细胞受体信号通路等信号通路参与了脑瘫的发生发展;IL-6、TNF、IFNG等可能是脑瘫发生发展的核心驱动基因.

目的:探究牛膝醇提物对实验兔膝骨关节炎(OA)模型AMPK/Wnt/MAPK信号通路串话的影响.方法:将64只实验兔按照随机数字表法分为造模组50只、空白对照组(未造模)14只,造模6周后,从造模组和空白对照组各随机取2只实验兔进行OA模型验证;造模成功后,将造模组48只实验兔随机分为模型对照组、牛膝醇提物低剂量组、牛膝醇提物中剂量组、牛膝醇提物高剂量组,每组12只.各组连续灌胃给药6周后,HE染色法观察软骨组织及病理学改良Mankin's评分;免疫组化检测膝关节软骨AMPK、ERK、JNK、p38、COX-2、β-Catenin蛋白表达变化;Western blotting检测关节软骨AMPK、ERK、JNK、p38、COX-2、β-Catennin蛋白表达情况.根据https:/string-db.org/蛋白互作网址预测牛膝醇提物对AMPK/Wnt/MAPK信号通路关键蛋白互作网络机制图.结果:HE染色提示模型对照组血管入侵潮线结构、软骨细胞数量明显减少,软骨细胞排列纹理、基质染色变浅,牛膝醇提物低、中、高剂量组局部软骨表面可见不规则裂隙,达钙化层,软骨细胞数量增多,基质染色呈浅红色,潮线结构稍正常.病理学改良Mankin's评分显示,模型对照组改良Mankin's评分高于空白对照组(P＜0.01),牛膝醇提物低、中、高剂量改良Mankin's评分低于模型对照组(P＜0.05).免疫组化和Western blotting检测显示,模型对照组兔膝关节软骨ERK、JNK、p38、COX-2、β-Catenin蛋白表达明显高于空白对照组(P＜0.05),AMPK蛋白表达与空白对照组比较,差异无统计学意义(P＞0.05);牛膝醇提物低、中、高剂量组兔膝关节软骨ERK、JNK、p38、COX-2、β-Catenin蛋白表达明显低于模型对照组(P＜0.05);牛膝醇提物高剂量组兔膝关节软骨AMPK蛋白表达明显高于模型对照组(P＜0.05),牛膝醇提物低、中剂量组兔膝关节软骨AMPK蛋白表达与模型组比较,差异均无统计学意义(P＞0.05).String蛋白互作预测图显示Akt家族蛋白节点最多,Mapk家族蛋白节点次之.结论:牛膝醇提物能改善兔膝骨关节炎模型病理评分,其中牛膝醇提物高剂量组能有效上调AMPK蛋白表达,下调ERK、JNK、p38、COX-2、β-Catenin蛋白表达;Akt家族蛋白、Mapk家族蛋白在牛膝醇提物对AMPK/Wnt/MAPK信号通路网络互作之间的联系起到了关键桥接蛋白作用,其作用机理有待进一步研究.