目的:阐明P2X4信号轴对用6-羟基多巴胺（6-OHDA）成功诱导的帕金森病雄性大鼠模型黑质中铁代谢的影响。方法:将120只雄性大鼠采用随机数字表法随机分为对照组、6-OHDA组（帕金森病组）、携带P2X4基因病毒（P2X4-positive intervention，P2X4-PI）组、P2X4基因空载病毒（P2X4-negative control，P2X4-NC）组、P2X4-PI+6-OHDA组（先注射P2X4基因病毒，2周后注射6-OHDA）以及P2X4-NC+6-OHDA组（先注射空载基因病毒，2周后注射6-OHDA），共6组，每组20只。应用脑立体定位仪分别将上述相应的分组药品定位注射于大鼠左侧黑质。造模完成2周后进行行为学实验，筛选出合格大鼠模型，并进一步通过平衡杆实验评价各组大鼠的始动性及平衡能力。将造模完成且合格的大鼠模型断头取脑，留取脑组织，进行相关处理后保存备用。采用免疫荧光染色法、蛋白质印迹法分别检测6组大鼠左侧黑质中酪氨酸羟化酶（TH）阳性多巴胺能神经元数量的变化以及P2X4嘌呤受体（P2X4R）、二价金属离子转运体1（DMT1）、膜铁转运蛋白1（FPN1）的蛋白表达水平。结果:免疫荧光染色结果显示：与对照组（7 942.0±461.6）相比，帕金森病组（4 724.0±261.1， t=13.17， P<0.01）和P2X4-NC+6-OHDA组（4 470.0±228.9， t=14.21， P<0.001）大鼠左侧黑质中TH阳性多巴胺能神经元数量明显减少；P2X4-PI+6-OHDA组（2 493.0±371.6， t=8.092， P<0.01）大鼠左侧黑质中TH阳性多巴胺能神经元数量显著少于P2X4-NC+6-OHDA组。蛋白质印迹结果显示：与对照组（1.723±0.146、1.369±0.107、1.020±0.059）相比，帕金森病组（2.107±0.070， t=4.368， P<0.05；1.733±0.117， t=4.245， P<0.05；0.783±0.042， t=5.795， P<0.01）和P2X4-NC+6-OHDA组（2.104±0.110， t=4.326；1.737±0.073， t=4.291；0.804±0.037， t=5.282；均 P<0.05）大鼠左侧黑质中P2X4R、DMT1蛋白表达水平上升，FPN1蛋白表达水平下降；与P2X4-NC+6-OHDA组相比，P2X4-PI+6-OHDA组（2.875±0.170， t=8.770；2.845±0.180， t=12.92；0.550±0.040， t=6.216；均 P<0.01）大鼠左侧黑质中P2X4R、DMT1蛋白表达水平上升，FPN1蛋白表达水平下降。 结论:P2X4基因过表达可使大鼠中脑黑质中的DMT1表达上调、FPN1表达下调，从而导致中脑黑质中铁元素的沉积，可能进而对多巴胺能神经元造成损伤，最终对帕金森病的发生和发展产生影响。

镉(Cd)胁迫严重限制植物生长,因此鉴定与植物镉胁迫耐受性相关的基因尤为重要.课题组前期通过转录组数据筛选获得番茄UDP-糖基转移酶基因(SlUDP)响应植株镉胁迫反应.本研究克隆SlUDP基因编码区全长序列,该基因在叶片和果实中表达量较高,受镉胁迫诱导上调表达.酵母耐镉性分析表明,转入SlUDP基因提高了酵母镉胁迫的耐受性.进一步获得SIUDP过表达拟南芥株系,CdCl2胁迫下(40、60、80μmol/L),与野生型相比,过表达拟南芥株系的子叶失绿程度下降;发芽率、根长和种子存活率提高,而丙二醛含量下降,可溶性糖含量、超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性增加,且金属离子转运蛋白基因ZIP1、IRT1、CSD1和COPT2的表达水平显著高于野生型.结果表明,SlUDP过表达株系通过调节抗氧化酶系统,提高植株清除活性氧能力,降低膜脂过氧化程度,提高金属离子转运等方面提高植株耐镉性.本研究为糖基转移酶基因在植物耐受镉胁迫中的作用研究提供一定的理论依据,并为园艺植物抗性分子育种提供了候选基因.

目的 分析人基底神经节各核团的分子标志物以及不同核团间、不同性别、疾病相关的差异表达,探讨差异表达基因的生物学功能.方法 针对来源于10具人尸脑45个基底神经节核团样本,按是否有神经疾病分为对照组和帕金森病组,对照组按性别分为女性和男性组,提取各样本RNA进行高通量转录组测序.生物信息学分析鉴定对照组各核团的分子标志物、不同核团间、不同性别以及帕金森病相关的差异表达基因,并对差异表达基因进行基因富集分析和功能注释.结果 测序分析发现,top差异表达基因包含尾状核的DRD1、FOXG1、FAM 183A;黑质的 SLC6A3、EN1、SLC18A2、TH;苍白球的 MEPE、FGF10;底丘脑的 SLC17A6、PMCH、SHOX2 等.其中,壳核top差异表达基因与尾状核存在部分重叠,如DRD1、FOXG1等.对照组不同核团间鉴定出大量差异表达基因,尾状核与苍白球间存在数量最多的差异表达基因(9321),其次是壳核与苍白球间(6341),尾状核与黑质间(6054).黑质与底丘脑间存在数量最少的差异表达基因(44).基因富集分析发现,尾状核与苍白球间下调基因显著富集在神经元髓鞘形成、细胞迁移调节等;壳核与苍白球上调基因富集在化学突触传递、膜电位调节、金属离子转运、神经递质转运等,而下调基因富集在神经元髓鞘形成、细胞黏附等;尾状核与黑质上调基因富集在化学突触传递、轴突传导等,而下调基因富集在神经元髓鞘形成等.另外,尾状核、壳核、黑质、苍白球和底丘脑分别鉴定到性别差异上调基因468、548、1402、333和341个,以及下调基因756、988、2532、444和1372个.基因富集分析发现,上调基因大多富集在免疫反应相关通路,下调基因富集在化学突触传递等.最后,尾状核、壳核、黑质、苍白球和底丘脑分别鉴定出帕金森病特异上调基因709、852、276、507和416个,以及下调基因830、2014、1218、836和1730个.基因富集分析发现,上调基因大多富集在凋亡信号调节,下调基因大多富集在化学突触传递、动作电位调节等.结论 我们发现并分析了人基底神经节不同核团的分子标志物、核团间差异、性别差异和帕金森病的相关差异.

目的 探究胃癌及肝癌中差异表达的基因,并分析其生物学功能及其在临床应用中的潜在价值.方法 在基因表达综合数据库中选取胃癌相关数据集GSE79943 及肝癌相关数据集GSE84402 进行分析.通过对两个数据集的基因表达数据进行差异分析确定共同差异表达的基因,进一步利用GO富集和KEGG途径富集分析揭示差异基因的主要生物学功能和通路参与情况.结果 筛选出117 个在胃癌和肝癌中共同差异表达的基因.采用GO富集分析软件进行117 个基因的分析发现,这些基因在多种金属离子和无机物的发生及转运,如铜、锌、钙离子等,以及细胞对无机物的代谢过程中起着至关重要的作用.采用KEGG富集分析软件对117 个差异基因的基因功能进行分析发现,这些基因中更多发挥着无机物吸收和代谢过程的功能.通过对GO和KEGG富集分析的结果进行分析,获得了8 个与无机物代谢联系紧密的主要基因,分别为MT1G、MT2A、MT1E、MT1X、MT1F、MT1H、MT1M和MT1HL1,且在两种疾病中均有着显著的低表达.结论 通过对胃癌和肝癌基因表达数据的差异分析,揭示了在这两种癌症中共同差异表达的基因群,并发现其在无机物代谢过程中的重要作用.这些差异基因可能参与调控肿瘤细胞对金属离子的吸收和代谢,从而影响肿瘤的发展,可以作为潜在的治疗靶点及胃癌和肝癌的预后评估指标.

[目的]NRAMP(natural resistance-associated macrophage protein)基因家族是一类广泛存在于植物中的天然抗性相关巨噬蛋白,对植物中二价金属离子的细胞转运具有关键作用.为挖掘沙棘NRAMP基因家族响应重金属铅胁迫的关键基因,阐明沙棘响应重金属铅胁迫的分子机制.[方法]利用生物信息学技术鉴定沙棘NRAMP家族成员,对编码该家族蛋白的理化性质、系统进化、基因结构、保守基序、顺式作用元件、不同浓度铅胁迫下的NRAMP基因表达谱、种内种间共线性、蛋白互作网络进行综合分析.[结果]NRAMP基因家族的 11 个成员不均匀分布于 7 个染色体上,被分为Group1-Group3 三大类群.NRAMP基因家族成员的启动子具有丰富的激素应答、分生组织表达和环境应激响应元件.转录组分析表明,沙棘NRAMP基因家族的 11 个成员在不同浓度的铅离子胁迫下呈现差异表达,其中 8 个基因在 1 000 mg/kg的铅胁迫下显著下调,7 个基因在高浓度铅胁迫(5 000 mg/kg)下表达上调,并对选定的 6 个沙棘NRAMP基因进行了RT-qPCR验证.沙棘与单子叶植物小麦NRAMP基因家族的种间共线性比率高于双子叶植物拟南芥.蛋白质互作网络分析表明,沙棘NRAMP基因家族成员HrLNRAMP8 可能主要通过乙烯途径调控重金属的吸收转运.[结论]在全基因组范围内从沙棘中系统鉴定得到 11 个HrLNRAMP家族成员.Group2 亚族成员基因结构最复杂且一致性较低;所有的沙棘NRAMP成员都含有NRAMP家族特有的转运基序motif1.不同基因家族成员在铅胁迫条件下的表达具有偏好性,该基因家族通过响应重金属铅离子胁迫来调控基因表达水平,从而降低重金属胁迫带来的伤害.

[目的]Heavy metal ATPase(HMA)基因家族广泛参与植物对金属元素的吸收和转运,系统鉴定番茄HMA基因家族成员及其特征,并研究其在应对镉胁迫过程中的功能,为解析番茄重金属转运机制及番茄低镉积累种质创新提供理论依据.[方法]通过生物信息学鉴定番茄HMA基因家族成员,并分析其系统进化树、蛋白理化性质、基因结构、顺式作用元件、基因表达模式等,通过酵母功能互补试验研究SlHMA1 的镉转运活性.[结果]番茄基因组中存在 8 个SlHMAs,分属 2 个亚组.在基因结构方面,各SlHMAs间及与拟南芥和水稻的同源基因之间都存在显著差异.SlHMAs成员启动子区域含有较多逆境响应相关的顺式作用元件,RT-qPCR结果也揭示大多数SlHMAs表达对镉胁迫有不同程度的组织特异性响应.酵母功能互补试验表明SlHMA1 蛋白具有镉转运活性,进化分析表明HMA1广泛存在于植物界,且其ATP水解酶活性相关的氨基酸保守基序DKTGT也在植物界高度保守.[结论]番茄SlHMAs具有HMA家族基因的典型特征,同时也存在功能多样性.SlHMAs及其氨基酸保守基序DKTGT与金属离子转运及镉胁迫响应密切相关,在低镉作物育种方面具有重要应用潜力.

目的 研究阿尔茨海默病(AD)患者皮层差异性金属离子转运基因的分子功能、生物学过程分类、分子调控网络的变化特征及关键节点,为AD的早期临床诊断和防治提供新方法和新思路.方法 从基因芯片公共数据库(GEO)中下载AD患者皮层基因芯片数据,筛选与金属离子转运相关的差异基因,采用PANTHER在线平台对差异基因进行基因本体(GO)分析,包括基因分类、分子功能、生物学过程及信号通路分析,应用STRING11.0 在线分析软件对差异基因进行生物信息学调控网络分析,寻找关键节点基因,并使用Metascape在线软件分析基因功能簇间的相互作用关系,并筛选重要的基因功能簇.结果 在AD患者皮层基因中筛选出 30 个与金属离子转运相关的差异基因,均表达上调,其生物学功能主要与跨膜信号转导、金属离子跨膜转运、细胞内金属离子稳态、基因特异性转录调节、蛋白质结合活性调节相关,与离子型谷氨酸受体信号通路、α肾上腺素能受体信号通路密切相关.蛋白-蛋白相互作用(PPI)调控网络中的子网络分别与调节金属蛋白酶水解、调节电压依赖性钙通道及介导跨膜蛋白进入线粒体内膜密切相关,关键节点包括电压依赖性钙离子通道亚基 α2/δ1(CACNA2D1)、N-甲基-D-天冬氨酸离子能谷氨酸受体(GRIN)1、GRIN3A、电压门控钾离子通道亚家族D(KCND)3、电压门控钾离子通道亚家族Q(KCNQ)1 及KCNQ5.结论 AD的发病机制与皮层组织中的CACNA2D1、GRIN1、GRIN3A、KCND3、KC-NQ1 及KCNQ5 等基因的变化密切相关,主要涉及离子型谷氨酸受体信号通路及α肾上腺素能受体信号通路.

[背景]金黄色葡萄球菌是目前食品和临床引起感染的重要病原菌,迫切需要开发新型抗菌药物.[目的]分析吡唑啉酮铜配合物 P-FAH-Cu-phen 对金黄色葡萄球菌的转录组影响和主要代谢信号通路.[方法]采用液体稀释法测定 P-FAH-Cu-phen 作用金黄色葡萄球菌的最低抑菌浓度(minimum inhibitory concentration,MIC)和最低杀菌浓度(minimum bactericidal concentration,MBC).将终浓度 2 μg/mL的配合物分别作用于对数生长期的金黄色葡萄球菌 30 min和 2 h,进行转录组测序及分析.[结果]P-FAH-Cu-phen作用金黄色葡萄球菌的MIC和MBC分别为 2 μg/mL和 4 μg/mL.与空白对照相比,配合物处理细菌 30 min后,其差异基因共有 356 个,其中上调表达 180 个、下调表达 176 个;配合物处理细菌 2 h后,其差异基因共有 23 个,其中上调表达 3 个、下调表达 20 个.差异基因功能主要富集于膜的组成部分、细胞质、质膜、ATP结合、发病机制、金属离子结合、组氨酸生物合成过程、DNA结合、水解酶活性、跨膜转运蛋白活性、硝酸盐同化、硝酸盐代谢过程、硝酸还原酶复合物、硝酸还原酶活性等.差异基因涉及的信号通路主要有双组分系统、群体感应、氮代谢、三羧酸循环、氨基酸代谢等.[结论]影响细菌质膜组成、毒素生成、生物膜形成、细胞壁合成、能量代谢等可能是吡唑啉酮铜配合物P-FAH-Cu-phen对金黄色葡萄球菌的主要抑菌作用.研究为揭示吡唑啉酮铜配合物抑制金黄色葡萄球菌分子机制提供了理论依据.

目的 探讨KDM5A调控心肌成纤维细胞生物学功能的潜在机制.方法 获取2019年1 月—2020年3月于蚌埠医学院第一附属医院心脏外科就诊的扩张型心肌病患者的心室肌组织.分离培养心肌纤维化患者的心肌成纤维细胞,采用染色质免疫共沉降测序(ChIP-seq)对细胞中KDM5A富集的DNA序列进行分析,对筛选出的差异基因进行基因本体论(GO)分析和京都基因和基因组百科全书(KEGG)通路富集分析.结果 KDM5A 的结合峰在基因启动子区、内含子区和外显子区所占的比例分别为14.59％、44.14％和1.84％.其中,≤1 kb、＞1～2 kb和＞2～3 kb 的启动子区比例分别为5.91％、4.56％和4.12％.KDM5A结合在第一内含子区和其他内含子区的比例分别为12.19％和31.95％.KDM5A结合峰相对于转录起始位点(TSS)的分布主要集中在-3～3 kb,在TSS坐标-1.0 kb和2.5 kb处的reads计数频率最大.利用Homer软件分别识别出KDM5A结合的motif保守序列包括FOXE1、PB、ZNF460等20个.GO功能注释分析提示,与KDM5A结合的基因涉及细胞形态发生的调控、轴突发育、神经元投射发育的调节、细胞质膜蛋白复合物、阳离子通道、肌动蛋白骨架、金属离子跨膜转运蛋白活性、阳离子跨膜转运蛋白活性、GTP酶结合等.KEGG信号通路富集结果显示,KDM5A相关基因显著富集在磷脂酶D信号通路、胆碱能突触、钙信号通路、Wnt信号通路、生长激素的合成、分泌和作用、胰岛素分泌、ErbB 信号通路、Rap1 信号通路等通路.结论 KDM5A通过调节基因的转录表达,调控信号通路表达,进而影响心肌成纤维细胞功能,参与心肌纤维化的发生与发展.

随着锰在生活和工作环境中暴露水平的增加,人类接触锰的机会不断增多,过量锰接触会使其在人脑部蓄积,引起中枢神经系统损伤,表现为锥体外系神经受损.锰所致中枢神经系统损伤与环境和遗传因素有关.锰可下调抑制性氨基酸神经递质和上调兴奋性氨基酸神经递质,亦可降低SNAP25基因从而降低可溶性NSF附着蛋白受体合成,其与铁离子竞争二价金属离子转运蛋白1转运体从而增加细胞内的锰水平,损伤溶酶体使α-突触核蛋白过量聚集,大量蓄积于线粒体从而对线粒体造成损伤.