一、基于基因本体论的生物信息个人数据库平台(论文文献综述)
杨斓[1](2021)在《基于生物信息学和网络药理学整合策略的人参平肺散干预特发性肺纤维化的机制研究》文中认为目的:特发性肺纤维化是一种慢性的致命性肺部疾病,主要影响老年群体,至今为止,其发病机制尚不完全明确,药物治疗手段有限。本研究应用生物信息学方法,通过特发性肺纤维化病人的转录组学数据探索疾病机制,比较与联系不同病人群体的疾病机制特征;从网络药理学的研究角度阐释古方人参平肺散对特发性肺纤维化的网络调控机制特点,比较与联系不同病人群体的作用机制;通过计算机模拟分子对接研究和体外实验研究,验证人参平肺散及其拆方干预特发肺纤维化的作用机制。方法:1.从美国国立生物技术信息中心GEO数据库下载GSE150910临床试验中肺移植手术病例的RNA测序原始数据,使用基因集富集分析(GSEA)挖掘特发性肺纤维化潜在的调控基因集,使用Reactome通路数据库富集分析关键通路与反应,使用R语言差异基因分析特发性肺纤维化与正常健康人的差异表达基因,分析关键基因的表达状态。2.使用加权基因共表达网络(WGCNA)分析挖掘特发性肺纤维化不同病人群体关联的基因模块,使用Reactome通路数据库富集分析不同病人群体的关键通路与反应,比较分析其共性与不同,使用文氏图分析分布在不同特征关联基因模块中的差异表达基因。3.基于网络药理学的研究策略,使用已发表研究、TCMSP、SwissTargetPrediction和Pharmapper等资源平台预测古方人参平肺散的潜在靶点,以GSEA分析得到的基因集作为疾病靶点,通过蛋白质相互作用网络和Reactome通路数据库预测人参平肺散干预特发性肺纤维化疾病的网络调控机制;以WGCNA分析得到的高、中年特征关联基因模块为疾病靶点,通过蛋白质相互作用网络和Reactome通路数据库分别预测人参平肺散对高、中年特征的网络调控机制。4.选择前述人参平肺散的网络调控机制中较为突出的TGF-β信号通路为研究对象。选择人参平肺散中的代表成分如 Ginsenoyne D、Ginsenoside 20-Glc-Rf、Notoginsenoside R1、Ginsenoside Rg1、6-Acetylacetonide、Caffeic acid、Timosaponin A1、Timosaponin B Ⅱ、Resveratrol、Rosmarinic acid、Xuelianlactone、Tectorigenin、sarsasapogenin、isomeranzin、glycyrol和Liquiritigenin作为配体,以TGF-β信号通路相关的靶点蛋白HDAC1、XPO1、HS90B、HS90A、A4、1433G、FYN、SRC、EGFR、LRRK2、ESR1、TGFB1、SMAD2、SMAD3和COL1A1为靶点,使用AutoDock进行拟分子虚对接,验证人参平肺散主要成分与靶点蛋白的结合能力。5.采用体外实验方法探讨人参平肺散全方及各拆方组(补益组、清肺组、化痰组)对TGF-β1诱导的人胚肺成纤维细胞MRC-5表型转化的影响。使用PCR和Western Blot方法检测TGF-β通路的成分Smad2/3、上皮间质转化标志α-SMA、细胞外基质1型胶原COL1A1和NADPH 4型氧化酶NOX4的基因、蛋白表达水平的变化。结果:1.GSEA分析得到9个基因集,分别为HALLMARK上皮间质转化、Kras下游信号、糖酵解、血管生成、G2/M检查点、凝血、Myc靶点V2版、E2F靶点和细胞连接基因集,以及对应的485个领先基因;疾病机制主要富集于细胞外基质、细胞衰老、细胞有丝分裂周期异常、凝血、DNA修复缺陷、细胞连接、糖类代谢和程序性死亡缺陷等;信号通路集中于Ras下游的PIK3/AKT、MAPK6/MAPK4通路,Ras家族通路Rho GTPase,酪氨酸激酶受体通路,TGF β家族和TP53转录调控通路等;衰老相关性分泌表型(SASP)因子主要为白介素4和白介素13家族。差异基因分析显示衰老表型相关基因CCND2、CDKN2A、TERT、GDF15、E2F8等均在疾病组显着上调。2.WGCNA分析富集得到疾病机制主要有细胞外基质、细胞应激、免疫、有丝分裂异常、凝血、细胞连接、肌肉收缩和糖脂蛋白代谢等机制,与GSEA分析的富集结果大部分吻合。WGCNA分析得到高龄特征(65岁以上)相关基因1076个,中年特征(55-65岁)相关基因422个,两组的机制都富集在细胞外基质、免疫系统、Ras下游信号系统、TP53细胞周期调控和TGF-β信号通路等。不同的是细胞周期异常、固有免疫和获得性免疫等反应在中年特征中更为显着;细胞衰老、未折叠蛋白质反应和内质网应激等在高龄特征中更显着富集。与高、中年特征关联的差异基因分别有203个和39个,其中有4组差异基因具有高度相关性,且与高龄特征相关,分别是(1)CDH2、SFRP1、SERPINE2、CXCL12、SFRP4和GEM,与上皮间质转化活动密切相关。(2)GREM1、VCAM1、PTHLH和RGS4,与上皮间质转化活动密切相关;(3)SLC7A5和HIF1A,与G2/M检查点活动有关;(4)UGT2B17和SLC12A3,与Kras下游信号密切相关。3.靶点整理共获取人参平肺散的药理靶点608个,与GSEA分析得到的基因集进行蛋白质相互作用网络分析得到核心靶点152个,机制主要涉及蛋白质翻译后修饰、细胞周期、DNA修复、TP53和FOXO为代表的转录调控活动、氧化应激和致癌基因诱导的衰老、SASP、固有凋亡途径、分子伴侣介导的自噬、细胞因子、固有免疫系统、雌激素受体介导的信号系统、Ras下游信号和TGF-β1信号通路等。人参平肺散成分与中、高年特征相关基因的核心干预靶点各有83个和90个,分别富集后,机制都主要涉及蛋白质翻译后修饰、细胞周期、TP53为主的转录调控活动、DNA修复、分子伴侣介导的自噬、氧化应激诱导的细胞衰老、SASP、免疫反应、Ras下游信号通路和TGF-β信号通路等。不同之处在于高龄组中金属蛋白酶的泛素化反应,SKP2介导的p27/p21的降解反应,获得性免疫反应尤为显着,此外致癌基因诱导的衰老、SASP和固有凋亡等也显着富集。中年组中FOXO、E2F6为主的转录调控活动和Toll样受体3层级反应为主的固有免疫反应尤为突出,此外囊泡运输、血小板聚集、焦亡和坏死也富集明显。4.经过计算机模拟对接验证,除了人参成分Ginsenoyne D的结合分数略低以外,其它成分与TGF-β通路成分HDAC1、XPO1、TGFB1、SMAD2和SMAD3蛋白的结合分数都达到了-5 kcal mol-1 以下。除知母成分Timosaponin AI、Timosaponin BⅡ对HS90A蛋白,人参成分Ginsenoyne D对HS90B和EGFR蛋白,桑白皮成分Xuelianlactone对LRRK2蛋白的结合分数较低,其它成分对TGF-β通路的间接作用靶点HS90B、HS90A、A4、1433G、FYN、SRC、EGFR、LRRK2和ESR1蛋白结合能力都达到了-5 kcal mol-1以下。所有成分与COL1A1蛋白结合能力都达到了-5 kcal mol-1以下。5.体外实验发现与模型组相比,全方组和各拆方组可明显降低α-SMA和COL1A1的mRNA和蛋白表达水平,提示全方组和各拆方组可以影响α-SMA和COL1A1基因的转录水平和转录后调控;全方组和清肺组可显着降低p-SMAD2的mRNA和蛋白表达水平,提示全方组和清肺组对该基因的转录水平和转录后调控都有明显疗效,补益组和化痰组对该基因的转录无明显调控作用;全方组和清肺组可显着降低p-SMAD3的mRNA和蛋白表达水平,补益组可显着降低mRNA水平,但蛋白表达无差异,说明全方组和清肺组对该基因的转录水平和转录后调控都有明显疗效,补益组对该基因的转录水平有明显调控作用,化痰组对该基因的转录无明显调控作用;全方组及各拆方组均可显着降低NOX4的mRNA和蛋白表达水平,说明全方组和各拆方组可以影响该基因的转录水平和转录后调控。结论:1.研究发现特发性肺纤维化病人的疾病机制与上皮间质转化、凝血、血管生成和糖酵解有关,并存在p16、TERT、CCND2和GDF15等细胞衰老表型,推测可能与Kras、Myc致癌基因诱导的衰老机制有关。研究既肯定了以往特发性肺纤维化异常基因与机制的研究,也发现了新的疾病机制特点和分子标志,如细胞周期异常、固有免疫和获得性免疫反应在55-65岁人群更为显着,细胞衰老、线粒体应激和未折叠蛋白质反应在65岁以上人群更为显着,得到了具有高度关联性,且与65岁以上特征相关的差异基因如GREM1、VCAM1、PTHLH和RGS4等。这些结果可能成为疾病的潜在靶点。2.人参平肺散可能通过蛋白质翻译后修饰、细胞周期、DNA修复、基因转录调控、氧化应激和致癌基因诱导的细胞衰老和免疫反应等机制干预特发性肺纤维化;可能通过金属蛋白酶降解,SKP2介导的p27/p21的降解反应和获得性免疫反应等机制干预65岁以上的病人;可能通过FOXO、E2F6的转录调控活动和固有免疫反应等机制干预55-65岁的病人。这些结果可能为进一步的实证研究提供理论依据。3.人参平肺散的代表成分与TGF-β信号通路中的成分蛋白和间接反应蛋白结合能力良好,为实证研究提供了理论基础。本章体外实验显示,人参平肺散全方和各拆方组可下调TGF-β1诱导的成纤维细胞间质标志α-SMA的升高,从而抑制成纤维细胞的表型转化。人参平肺散全方及拆方组均可减少TGF-β1诱导的成纤维细胞Ⅰ型胶原蛋白COL1A1的表达,从而抑制细胞外基质的沉积。人参平肺散全方和各拆方组均可下调TGF-β1诱导的成纤维细胞的促ROS生成酶NOX4的升高,从而抑制氧化应激压力。此外,人参平肺散全方和清肺组均可以抑制TGFβ的通路成分SMAD2/3的磷酸化。综上所述,人参平肺散可改善TGF-β1诱导后肺成纤维细胞的表型转化,可能是通过下调TGF-β通路中的SMAD2/3的磷酸化从而抑制了间质转化、细胞外基质沉积和氧化应激而作用。这些结果为进一步的实证研究提供了一定的依据。
高强[2](2021)在《星蒌承气汤治疗急性缺血性卒中痰热腑实证机制研究》文中认为急性缺血性脑卒中(Acute Ischemic Stroke,AIS),即急性脑梗死,中医称缺血性中风,是脑组织因局部的血流循环障碍缺血、缺氧而发生的软化、坏死。目前溶栓是治疗缺血性卒中急性期最快、最有效的方法,但由于适应证严格、时间窗短、出血和再灌注损伤风险高,其临床效果受到限制。基础与临床研究证实,中医药治疗中风独具优势。中医认为痰热腑实证是缺血性中风急性期最为常见的证型,而化痰通腑法代表方星蒌承气汤是治疗中风急性期痰热腑实证的代表性方剂。星蒌承气汤“脑病治肠”、“上病治下”的中医理论与现代医学提出的“菌-肠-脑轴”具有异曲同工之妙。诸多临床试验及系统性综述已证实星蒌承气汤治疗缺血性卒中的确切临床疗效与神经保护作用,但是其效应机制研究尚且不足。因此本文基于网络药理学及肠道微生态理论,深入探讨缺血性中风的肠道微生态机制及化痰通腑法代表方星蒌承气汤治疗中风痰热腑实证的效应机理。目的:基于中医“上病治下”理论与现代医学“菌-肠-脑轴”理论,(1)通过中药网络药理学与分子对接技术全面探讨星蒌承气汤治疗缺血性卒中的多组分、多靶点、多通路机制;(2)明确具有“化痰通腑”作用的星蒌承气汤对急性缺血性中风痰热腑实证小鼠模型的神经保护作用,并验证网络药理学研究的关键靶点与通路;(3)探讨星蒌承气汤对急性缺血性中风痰热腑实证小鼠模型肠道菌群的影响,探讨其治疗中风痰热腑实证“通腑”与“通便”差异的肠道微生态机制;(4)观察星蒌承气汤对伪无菌小鼠急性缺血性中风模型菌-肠-脑轴的影响,验证星蒌承气汤通过直接影响肠道菌群而改善脑卒中预后的假说。方法:(1)借助TCMSP、BATMAN-TCM、ETCM及TCMID等数据库收集星蒌承气汤活性成分及作用靶点,并应用STITCH等对未找到靶点的化合物进行靶点预测。通过6个数据库挖掘缺血性卒中的靶点。通过GO和KEGG富集对交集靶点进行高级功能分析,并用cytoscape3.6.0构建PPI、化合物-靶点及药物-靶点-通路网络。最后进行分子对接验证。(2)雄性C57BL/6小鼠随机分为:假手术(Sham)组、模型(MCAO)组、星蒌承气汤(XCD)组、尼莫地平(Nim)组及舒泰清(PGE)组,通过制备高脂低纤维饮食复合线栓法的小鼠急性缺血性中风痰热腑实证模型,采用神经功能评分、除胶实验、TTC和TUNNEL染色,综合评价星蒌承气汤的神经保护作用,并运用ELISA、W estern blot等技术验证网药关键靶点与通路;(3)雄性C57BL/6小鼠随机分为:Sham组、MCAO组、XCD组、Nim组与PG E组,通过制备高脂低纤维饮食复合线栓法的小鼠急性缺血性中风痰热腑实证模型,采用高通量16srDNA基因测序、代谢组学技术、免疫组化、免疫荧光、ELISA及流式多因子技术分别对肠道菌群、短链脂肪酸(SCFAs)及其受体GPR43、神经-内分泌-免疫途径相关指标(NE及TH、血清MTL、脑IBA-1及GFAP、血清炎症因子)进行分析;(4)雄性C57BL/6小鼠在术前14天服用多种抗生素剔除肠道菌群后,随机分为:伪无菌假手术(ABX-Sham)组、伪无菌模型(ABX-MCAO)组以及伪无菌中药(ABX-XCD)组,通过神经功能评分、除胶实验、TTC染色以及高通量16srDNA基因测序、代谢组学技术、免疫组化、免疫荧光、ELISA及流式多因子技术,观察中药对伪无菌小鼠菌-肠-脑轴相关指标的影响。结果:(1)网络药理学及分子对接结果表明,星蒌承气汤包含51个活性成分及44个治疗缺血性卒中的交集靶点。高级功能分析显示星蒌承气汤抗缺血性卒中的机制与脂多糖介导的信号通路、凋亡过程的调控、炎症反应、内皮屏障的建立以及对脂肪酸的反应有关。星蒌承气汤发挥作用的有10条关键KEGG信号通路。PPI网络分析得到AKT 1,PTGS2,TNF,TP53,CASP3,IL1B等关键靶点。分子对接验证了星蒌承气汤活性成分与关键靶点具有良好的对接能力。(2)星蒌承气汤神经保护作用及对网络药理学关键靶点及通路的影响:①神经功能评分:与MCAO组相比,XCD组及Nim组术后48h及72h Longa评分降低(P<0.05),PGE组未见变化(P>0.05)。②除胶实验:XCD组和Nim组术后48和72h的接触和去除胶带时间缩短(P<0.05),PGE组未见变化(P>0.05)。③TTC染色:XCD组梗死面积下降(P<0.05),Nim组及PGE组未见变化。④TUNNEL:MCAO组梗死区细胞凋亡明显增加,XCD组和Nim组TUNEL阳性染色减少(P<0.05)。⑤网络药理学验证:XCD组及Nim组TNF-α含量具有下降趋势(P>0.05);XCD组p-AKT、PI3K及NF-κB蛋白表达具有升高趋势。AKT蛋白表达组间未见明显变化(P>0.05)。(3)星蒌承气汤对中风急性期痰热腑实证小鼠菌-肠-脑轴影响:①肠道菌群:与MCAO组相比,XCD组α多样性有升高趋势,Nim组及PGE组无显着变化。β多样性显示MCAO组与Sham组PCoA曲线有显着差异(P<0.05)。MCAO组拟杆与变形杆菌门显着增加,厚壁菌门显着减少;XCD组拟杆菌比例显着降低,疣微菌门显着增加,Nim组变形菌门显着增加,厚壁菌门进一步降低,PGE组菌群组成与MCAO相似,变形杆菌略降低。此外,XCD组Akkermansia比率增加,Nim组Klebsiella增加最为显着,而 PGE 组 Parabacteroides 和Escherichia/Shigella增加较为显着。②SCFAs 及GPR43:MCAO组的SCFAs含量显着降低(P<0.05),XCD组丁酸含量增加(P<0.05)。XCD组及Nim组GPR43表达显着降低(P<0.05)。③自主神经途径:XCD组NE有下降趋势,PGE组NE有上升趋势(P>0.05)。MCAO组及PGE组TH蛋白表达上升(P<0.05),XCD组及Nim组TH表达未见显着变化趋势(P>0.05)。④神经内分泌途径:MCAO组MTL显着升高(P<0.05),PGE组有升高趋势(P>0.05),XCD组及Nim组MTL显着下降(P<0.05)。⑤免疫途径:MCAO组星形胶质细胞增生、肥大,显着活化,小胶质细胞迅速从“静息态”转变为“激活态”,从梗死周边区域向病变部位募集,而XCD组星形胶质细胞及小胶质细胞活化较MCAO组降低。MCAO 组 TNF-α、IL-17A、IL-22 升高(P<0.05),而 XCD 和 Nim 组的 IL-10显着升高(P<0.05),TNF-α、IL-17A 和 IL-22 降低。(4)星蒌承气汤对中风急性期痰热腑实证伪无菌小鼠菌-肠-脑轴影响:①神经保护作用:与ABX-MCAO组相比,ABX-XCD组在Longa评分、除胶实验及TTC染色等方面未见显着变化(P>0.05)。②肠道菌群:ABX-MCAO和ABX-XCD组的α多样性低于ABX-Sham,PCoA分析显示ABX-XCD组肠道菌群的β多样性和组成与AB X-MCAO组相似。相对丰度结果显示,在ABX组中,小鼠的微生物区系均以变形杆菌为特征,这与正常小鼠有显着差异。LEfSe分析显示MCAO组富集了更多的病原体或机会性病原体,包括Bacteroidetes,EscherichiaShigella与Helicobacter,而 XCD富集了Verrucomicrobia和Akkermansia等有益菌群。条件致病菌如Streptococcus,Lact ococcus,Morganella,Klebsiella,Proteobacteria,Enterobacteriaceae 等在 ABX-XCD组富集显着增多。PGE组富集菌群主要有oSelenomonadales、cNegativicutes、gRomboutsia及fPeptostreptococcaceae。③SCFAs 及 GPR43:ABX-XCD 的丙酸显着下降(P<0.05)。ABX-MCAO 组 GPR43 表达显着上调(P<0.05),ABX-XCD 组 G PR43表达显着降低(P<0.05)。④自主神经途径:ABX-XCD组NE含量未见显着变化(P>0.05),TH蛋白表达未见显着变化(P>0.05)。⑤神经内分泌途径:ABX-MCAO组MTL升高趋势(P>0.05),ABX-XCD组MTL未见显着变化(P>0.05)。⑥免疫途径:ABX-XCD组IL-22显着升高(P<0.05),IL-17A有降低趋势(P>0.05),余未见显着变化趋势(P>0.05)。ABX-MCAO组星形胶质细胞表达显着升高,小胶质细胞显着活化,ABX-XCD组星形胶质细胞及小胶质细胞活化较ABX-MCAO组有降低趋势。结论:星蒌承气汤对急性缺血性中风痰热腑实证小鼠具有一定神经保护作用,其效应机制具有多成分、多靶点、多通路特点。其对伪无菌小鼠中风模型则未发现确切的脑保护效应,说明其脑保护的部分机制是通过改善肠道微生态实现的。其具体机制包括提高肠道短链脂肪酸,尤其是丁酸含量,增强肠道短链脂肪酸受体GPR43表达,增加血液IL10、减少TNF-α等炎性因子及MTL水平,最终减少梗死区域胶质细胞活化和神经细胞凋亡,从而达到中风脑保护的作用。本研究成果对中风病的临床治疗具有重要的指导意义——对于中风后便秘患者,仅仅“通便”治疗是不够的,需要结合患者的证候特点进行中医药“化痰通腑”治疗,才能取得好的临床效果。
张晓昀[3](2021)在《多发性硬化脑组织基因与微环境免疫细胞浸润机制研究》文中认为多发性硬化是一种免疫介导的中枢神经系统脱髓鞘疾病。近年来,多发性硬化在中国人群的患病率不断上升,且多发于年轻患者,疾病进展期可导致严重的神经功能缺损且该阶段免疫治疗效果欠佳,严重影响患者生活质量。多发性硬化发病率与环境和遗传等因素关系密切,但目前关于该病发生和进展机制仍未完全阐明。本研究基于基因表达数据库NCBIGEO系统检索,最终纳入2个数据集共90个病理样本,利用生物信息学方法对样本进行处理,深入分析多发性硬化脑组织基因和环境、免疫细胞浸润情况、基因与细胞、基因与组织相关性。研究获得882个差异表达基因,对差异表达基因构建蛋白互作网络,用Cytoscape软件Cytohubba插件挖掘出10个与多发性硬化密切相关的枢纽基因,MCODE插件聚类子基因集,对差异表达基因和枢纽基因的功能富集提示多条免疫通路和胶质细胞增生在多发性硬化中的关键作用,研究同时找到106个免疫浸润差异表达基因,通过CIBERSORTX算法从细胞层面挖掘多发性硬化脑组织免疫浸润特征,发现脑组织标本包含多种浸润性免疫细胞,对枢纽基因和浸润性免疫细胞相关性分析提示部分枢纽基因或起到激活巨噬细胞、自然杀伤细胞等免疫细胞的作用。本研究通过对多发性硬化的遗传基础和免疫浸润机制深入挖掘,对疾病病理研究和治疗靶点选择提供一定指导价值。
戴子淳[4](2021)在《基于并行加速技术的人类基因组CpG岛预测分析及可视化平台构建》文中认为随着高通量测序技术的发展,生物信息数据已进入到EB量级的多元组学大数据时代。如何将生物信息大数据迅速转化为新知识,并能应用于进一步的研究中,则需要依赖于数据挖掘技术的运用。对于人类基因组的研究,有研究表明,在人类基因组中存在CpG岛这么一种特殊的DNA序列,它与人类基因表达调控密切相关,对于研究CpG岛序列在基因座上的分布、CpG岛序列的特异性、CpG甲基化编码与基因的关系及其功能相关性等是非常重要的。因此本文目的在于利用大数据挖掘与分析的方法对CpG岛的序列特性及甲基化等方面进行相关研究。基于国内外现状调研,对于CpG岛相关研究尚存在如下几个问题:(1)以往的研究中,根据CpG岛密度的变化将CpG岛分为高密度CpG岛组、中密度CpG岛组和低密度CpG岛组,但CpG岛密度与基因表达调控之间的关系仍不清楚。(2)现有CpG岛识别算法应用在数据量较大的基因组数据中时,其运算速度明显偏慢,并且内存消耗过大。(3)现有web服务平台的功能主要集中于对CpG岛数据的简单统计与下载,但没有通过可视化的方法对CpG岛的基因特征的关系进行研究与展示。针对上述问题,本文的主要研究内容和研究成果如下:(1)本文在CpG岛大数据研究模型中,引入了CpG岛密度这个研究参数,从CpG岛的密度、序列特性、甲基化状态、基因表达特异性、CpG位点分布等方面对CpG岛基因序列大数据进行了多维度相关分析,提出了一种基于GTEx项目、CpGcluster算法和GO富集分析方法相结合的人类基因组大数据标注和分析方法。本文基于此,1、讨论了CpG岛相关基因主要受高密度CpG岛组的调控,以及看家基因主要受CpG岛相关机制调控的原因。2、发现了HCGI/TATA±组和LCGI/TATA±组表现出不同的GO富集功能,而ICGI/TATA±组的GO富集分析结果较差。3、证明了CpG密度与CpG间距在CpG岛研究中的重要性。(2)本文设计了基于Map Reduce和Hadoop Streaming框架的MR-CpGcluster分布式算法,并证明了其比原来的CpGcluster算法具有更高的并行性能和运算效率,对于更大量的生物信息数据具有更高的加速比、扩展性和规模增长性。(3)本文开发了提供CpG岛相关研究功能的可视化大数据分析web平台,支持CpG岛研究数据的在线分析、可视化构图和下载功能等,并且将本文对于CpG岛的研究内容与成果集成于该平台中。
薛佳兴[5](2021)在《深海微生物来源Loonamycin抗三阴乳腺癌作用机制初探》文中认为世界卫生组织国际癌症研究机构(IARC)发布了2020年全球最新癌症负担数据。数据显示,乳腺癌新发病例高达226万,超过肺癌的220万,乳腺癌取代肺癌,成为全球第一大癌,同时女性乳腺癌死亡率高达15.5%,也是女性癌症患者死亡率最高的恶性肿瘤。三阴乳腺癌(TNBC)是乳腺癌中的一个特殊类型,占比约为12.7%。TNBC组织病理学分级多为III级以上,恶性程度高,较其他乳腺癌亚型更具侵袭性。同时TNBC包含一系列异质性的分子结构,其治疗进展一直落后于其他分子亚型的肿瘤。所以积极寻找TNBC新的作用靶点以及新的化疗药物仍然是我们需要积极努力的目标。Loonamycin(LGY)是南京大学戈惠民团队从诺卡氏菌中分离得到的一个具有自主知识产权的蝴蝶霉素类似物,前期研究结果表明LGY具有抑制多种肿瘤细胞株增殖的生物学活性。本研究拟通过检测LGY对两株TNBC细胞MDA-MB-231和MDA-MB-468的增殖、周期和凋亡的影响,采用转录组测序、Western Blot、流式细胞术等实验分析LGY作用的分子机制,希望能进一步揭示LGY抑制TNBC细胞株增殖的分子机制,为LGY的临床应用奠定基础。首先,在细胞学层次上,为了研究LGY对TNBC细胞株增殖的影响,本部分选取两株TNBC细胞株MDA-MB-231和MDA-MB-468为研究对象,采用了Cell Counting Kit-8(CCK-8)、流式细胞术、DNA松弛等实验进行研究。CCK-8细胞增殖实验结果表明:LGY能够抑制TNBC细胞株MDA-MB-231和MDA-MB-468增殖,且抑制作用具有时间和剂量依赖性。流式细胞术检测细胞凋亡和细胞周期的实验结果表明:LGY对两株TNBC的细胞凋亡无显着作用;LGY作用于MDA-MB-231细胞时可引起细胞周期S期阻滞;作用于MDA-MB-468细胞时可引起细胞周期G2期阻滞。DNA松弛实验显示,LGY对拓扑异构酶I有明显的抑制作用且具有浓度依赖性。在细胞实验证明LGY能够影响TNBC细胞株生命过程的基础上,为了进一步研究LGY抑制TNBC细胞株增殖的分子机制,对用药细胞株与对照组进行了转录组测序,共获得符合筛选条件的基因1764个。与对照组(Ctrl)相比,LGY处理组中,上调基因737个,下调基因1027个,并进行了综合的生物信息学分析。GO分析提示,在表达值下调的基因中突触后膜定位有明显定位。多与神经突触信号转导、肌动蛋白结合及离子门控通道等条目有关。在表达值上调的基因中,多定位在细胞外固定相关条目,多与信号受体活性调节、内皮细胞增殖调控、细胞运动等条目有关。KEGG分析发现下调基因主要集中于神经相关功能通路及RAP1信号通路。上调的基因主要位于细胞因子-受体互作过程。GSEA富集分析提示LGY处理组TNFα介导的NF-κB信号通路及p53信号通路存在上调,可能主要受到PSMB5和SETD7的调控。分子对接结果显示,LGY能以类似蝴蝶霉素的形式与DNA拓扑异构酶结合,此外还能与PSMB5和SETD7发生作用。后续RT-PCR实验结果证实了差异基因的变化,Western Blot结果与预测结果基本一致。通过本课题研究,我们得到了以下结论:(1)LGY通过阻滞细胞周期抑制TNBC细胞增殖;(2)LGY可以通过与DNA-拓扑异构酶I相互作用而引起细胞周期阻滞,发挥细胞毒作用;(3)生物信息学预测LGY也可能通过结合基因表达调节蛋白PSMB5和SETD7,进而影响GNG7、GNG11、CXCL8、ADCY2等基因的表达,最终上调TNFα介导的NF-κB通路和p53通路,导致TNBC细胞系细胞周期阻滞,发挥细胞毒作用。
王滕滕[6](2021)在《白藜芦醇抑制肾草酸钙结石形成及其机制的研究》文中研究表明研究背景与研究目的肾结石是泌尿外科最常见的病种之一,国内的患病率和复发率均较高。庞大的患病人群已成为一个明显的社会和医疗负担,对临床和科研工作者更是一个严峻的挑战。在既往的研究中,我们通过分析互联网大数据,了解到大众对肾结石疾病的认知状况和健康需求,其中肾结石的药物预防和治疗是大众关注的一大热点。因而,如何更好的通过药物防治肾结石,是目前医学研究亟待解决的问题。当前,对于肾结石的研究面临许多的问题,其中之一是缺乏精确的分析手段。超级计算机和相应计算软件的发展为研究原子和分子之间的相互作用提供了新的途径。与传统的生物实验相比,计算机上进行的计算和模拟可以实现在更微观水平上进行药物作用机制的研究,同时结果的精准度和可靠性都令人满意。基于此,本研究第一部分,将利用量子力学中的第一性原理,研究钙原子(Ca)在白藜芦醇分子(C14H12O3)表面的吸附位置、吸附方式、吸附能量等基础问题,力图从微观结构上阐明白藜芦醇抑制草酸钙结石形成的机制,为以白藜芦醇为基础的药物研发提供思路和依据。网络药理学借助实验数据或文献、数据库,可模拟构建机体内的分子关联网络模型,探寻药物的生物学靶点和分子机制提供了一种新型手段。目前国内外尚无白藜芦醇(Resveratrol,RSV)防治草酸钙肾结石的系统研究,仅有的几个体外实验初步表明RSV具有抑制结石形成的潜能,然而其生物机制尚不明确。本研究第二部分,将利用网络药理学的方法,筛选出RSV抗肾结石的潜在作用靶点,并对其生物过程及作用通路进行预测,力图为进一步的生物实验提供理论支持和指导。单一的计算模拟分析结果可能会与药物在机体内的实际作用状况有偏差,因此,系统的细胞及动物水平的实验验证是有必要的,这又为计算模拟的预测结果提供可靠的证据。在本研究第三、四部分中,我们将以此前两部分研究为基础,重点做RSV防治肾草酸钙结石的细胞及动物研究。研究表明,过饱和的草酸钙晶体可诱发肾脏出现氧化应激损伤,导致肾小管上皮细胞的胞膜结构和功能发生改变,进而促进晶体的粘附和聚集,而晶体的粘附会不断刺激肾脏,反馈生成更多的活性氧,形成一个恶性循环,最终导致结石的生长。因而,肾脏的氧化应激损伤被认为是结石形成的重要机制,而抑制草酸钙晶体引起的肾脏损伤将有利于预防肾结石的形成。通过前两部分研究,我们对RSV防治肾结石的作用机制进行了预测,发现RSV可能通过多条通路抑制结石的形成,其中SIRT1/FOXO3a通路介导的肾脏氧化应激反应可能在其中发挥重要作用。既往研究发现RSV可以激活沉默信息调节因子1(SIRT1),促使其与叉头框蛋白O3a(FOXO3a)结合,从而调节其转录活性,进而缓解过氧化氢、高糖等诱导的肾脏氧化应激损伤。据此,我们提出以下假说,草酸钙晶体可以抑制SIRT1的表达,而SIRT1的减少可以诱导乙酰化FOXO3a的表达增加,进而引发一系列氧化应激反应。RSV通过激活SIRT1,增强其脱乙酰化活性而调节FOXO3a的转录活性,促使抗氧化酶的生成,清除活性氧(ROS),从而抑制由草酸钙晶体诱发的肾小管上皮细胞氧化应激反应,发挥其抑制结石形成的作用。目前,国内外尚无相关的系统研究。本研究将通过体外和体内生物实验,力图为RSV防治肾草酸钙结石提供有价值的实验依据。研究方法1.基于第一性原理的白藜芦醇对钙的吸附性能研究本实验采用密度泛函理论为第一性原理计算方法,VASP软件包,计算了白藜芦醇(C14H12O3)、草酸(C2H2O4)对钙的吸附作用性能。其中选择广义梯度近似(GGA)下的PBE泛函计算交换关联相互作用,赝势描述方法为投影缀加平面波(PAW)。K点划分为5×5×1,平面波截断动能为500 eV。结构优化阶段采取共轭梯度算法,收敛标准为两个离子步之间总能量差小于0.0001 eV,同时用DFT-D3 Grime方法对其相互作用进行了矫正。吸附过程中电荷转移量以Bader电荷进行分析。Ca在分子表面的吸附能为Eads,定义公式为:Eads=Esub+Ca-Esub-ECa计算得到的Eads若为负值,表面二者作用时发生放热反应,负值越大,吸附结构越稳定。计算平台由山东大学超级计算中心集群系统提供。1.1 Ca吸附于C14H12O3表面的吸附能分析首先获取白藜芦醇的分子结构式,利用计算机完成对C14H12O3的结构优化,获取其能量最稳定的分子优势构象。根据白藜芦醇的分子结构,选取5个位点作为计算C14H1203吸附Ca的初始位置,计算其吸附能并进行比较。1.2吸附体系的稳定构象为了进一步验证吸附体系的稳定性,我们将计算并描述吸附Ca后,C14H1203结构的变化。1.3 Ca吸附于C14H1203体系的电子结构绘制电荷密度差分图,可直观地显示Ca吸附前后,吸附体系的电荷密度重新分布状况。1.4 Ca吸附于C14H1203与草酸(C2H2O4)上的吸附能比较通过构建稳定的吸附体系并计算吸附能,对比C14H12O3与C2H2O4对Ca的吸附作用。2.基于网络药理学的白藜芦醇防治肾结石的作用机制研究2.1获取白藜芦醇的化学结构及分子、药理特性在PubChem数据库中检索关键词“resveratrol”,获取白藜芦醇的2D及3D结构图。利用TCMSP数据库,检索获取白藜芦醇的分子及药理学特征数据。2.2预测白藜芦醇的潜在作用靶点于 PharmMapper、TCMSP、TCM@TAIWAN、CTD、ETCM 等数据库平台分别检索并结合文献,剔除重复数据,整合后获取白藜芦醇的潜在作用靶点。2.3筛选肾结石疾病相关的靶点于GeneCards、DisGeNE、OMIM等数据库平台分别检索关键词“nephrolithiasis”、“kidney stone”,并查找文献,剔除重复数据,整合后获取获取肾结石疾病相关的靶点。2.4筛选白藜芦醇防治肾结石的潜在作用靶点绘制韦恩图,获取药物与疾病相关作用靶点的交集,即白藜芦醇防治肾结石的潜在作用靶点。2.5构建白藜芦醇抗肾结石的靶点蛋白质互作网络利用STRING 11.0网络平台,输入获取的交集靶点信息,靶点来源中选项设定为人类,自定义互作阈值为0.9,隐藏离散节点,生成蛋白质互作网络图。2.6蛋白质互作网络的拓扑分析利用可视化软件Cytospace,构建“药物-靶点-疾病”作用网络,同时借助其网络分析功能和MCODE插件,筛选出互作网络中的关键靶点和核心模块。2.7功能富集分析利用Metascape及Omicshare平台,将获取的白藜芦醇防治肾结石的潜在作用靶点进行基因本体论(GO)功能富集分析和京都基因和基因组数据库(KEGG)通路富集分析,并将结果进行可视化。2.8白藜芦醇与核心靶点的分子对接验证进行分子对接实验时,先于PDB数据库检索获取核心靶点对应的蛋白结构,然后利用Pymol软件及AutoDock Vina软件,模拟分析白藜芦醇与靶点蛋白的结合方式,计算其亲和能。3.白藜芦醇体外对草酸钙结石晶体粘附的影响3.1激光共聚焦显微镜下观测体外培养肾小管上皮细胞(HK-2),实验分四组:第1组:空白对照组;第2组:CaOx处理组;第3组:CaOx+低浓度白藜芦醇组(40μM);第4组:CaOx+高浓度白藜芦醇组(80μM)。染色后,激光共聚焦显微镜下观测细胞形态及晶体粘附状况。3.2细胞活力检测细胞培养、分组、建模方法同步骤1,当达到作用时间后,加入CCK8试剂,在450 nm处测量吸光度。3.3透明质酸的检测应用酶联免疫吸附测定法(ELISA)分组检测各组透明质酸(HA)的含量。3.4乳酸脱氢酶(LDH)的检测应用分光光度计分组检测各组乳酸脱氢酶的释放量。4.白藜芦醇通过调节SIRT1/FOX03a抑制草酸钙结石诱发的肾脏氧化应激损伤4.1白藜芦醇对草酸钙晶体刺激的肾小管上皮细胞中氧化应激指标(SOD、MDA、ROS、CAT)、骨桥蛋白(OPN)、肾损伤分子1(KIM-1)及SIRT1表达的影响(1)细胞模型的构建使用67μg/cm2草酸钙(CaOx)结晶对HK-2细胞连续刺激24小时。建模前1小时给予不同浓度的白藜芦醇(40,80μM),当CaOx与HK-2相互作用24h后,对细胞及培养液进行收集。实验分为4组:空白对照组;CaOx处理组;CaOx+低浓度白藜芦醇组(40μM);CaOx+高浓度白藜芦醇组(80μM)。(2)用分光光度计分别检测HK-2细胞中氧化应激指标超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量及活性氧(ROS)含量,SIRT1的脱乙酰化活性;Western blot检测SIRT1、FOXO3a、过氧化氢酶(CAT)表达水平;免疫共沉淀检测乙酰化FOXO3a的蛋白水平。(3)用Western blot和荧光定量PCR测定OPN、KIM-1的蛋白及基因水平。4.2 SIRT1对草酸钙晶体刺激的肾小管上皮细胞中氧化应激指标的影响(1)分组与处理:体外培养肾小管上皮细胞,分别用SIRT1 siRNA和CON siRNA转染。实验分为4组:CaOx+转染CON siRNA组;CaOx+转染CON siRNA+RSV 处理组;CaOx+转染 SIRT1 siRNA;CaOx+转染 SIRT1 siRNA+RSV处理组。(2)用分光光度计分别检测HK-2细胞中SOD活性、MDA含量及ROS含量;Western blot检测SIRT1、FOXO3a、CAT蛋白表达水平;免疫共沉淀检测乙酰化FOXO3a的蛋白水平。(3)用Western blot和荧光定量PCR测定OPN、KIM-1的蛋白及基因水平。4.3白藜芦醇对大鼠草酸钙结石动物模型代谢指标、结晶沉积及肾组织病理的影响(1)24只Wistar大鼠随机分为3组分别处理:空白对照组(自由采食、饮水+0.9%生理盐水灌胃),造模组(自由采食+1%乙二醇自由饮水+0.9%生理盐水灌胃);白藜芦醇干预组(自由采食+1%乙二醇自由饮水+1Omg/kg/dRSV灌胃)。(2)大鼠标本的留取:处死前1天,用代谢笼法分别收集大鼠24h尿液。麻醉后,心脏内取血。解剖肾脏,完成HE染色及蛋白免疫组化染色。(3)肾脏功能及尿液生化检测:临床生化分析仪测定血尿素氮(BUN)、血肌酐(Cr),尿(钙、磷、钾);比色法测定尿草酸含量。(4)HE染色后观察肾脏的结晶沉积和病理改变。4.4白藜芦醇对大鼠草酸钙结石动物模型肾脏氧化应激指标、OPN、KIM-1及SIRT1表达的影响(1)采用Western blot方法以及免疫沉淀的方法分别检测各组大鼠肾脏中SIRT1、FOXO3a、CAT及乙酰化FOXO3a的表达,并用分光光度计检测SOD活性,MDA含量及SIRT1的脱乙酰活性;(2)用免疫组织化学染色、Western blot和荧光定量PCR测定OPN、KIM-1的蛋白及基因水平。研究结果1.基于第一性原理的白藜芦醇对钙的吸附性能研究1.1 Ca吸附于C14H1203上的吸附能分析首先获取白藜芦醇的结构式,完成对C14H12O3的结构优化,获取了其能量最稳定的优势分子构象。根据白藜芦醇的分子结构,选取了 5个位点作为计算C14H12O3吸附Ca的初始位置。5个原始构型分别为:(a)Ca位于3,5-羟基苯环中央正上方;(b)Ca位于3-羟基的氧原子正上方;(c)Ca位于5-羟基的氧原子正上方;(d)Ca位于4’-羟基的氧原子正上方;(e)Ca位于4’-羟基苯环中央正上方。计算结果显示在所有的原始构型中,其吸附能均为负值。在五个初始位点中,构型(a)的吸附能最小,为-0.874 eV,吸附距离为2.39A。1.2吸附体系的稳定构象吸附Ca之后,C14H1203的结构发生驰豫,其侧视图和俯视图直观地显示了Ca的吸附对C14H1203几何结构的影响。1.3 Ca吸附于C14H12O3体系的电子结构吸附时,Ca和C14H1203的碳原子之间存在着电荷聚集,同时Ca背向C14H1203的另一侧存在电荷数目的减少,这表明在吸附过程存在着Ca向C14H12O3的电子转移。进一步的Bader电荷分析表明,吸附过程中有0.855 e-电荷从Ca转移到了C14H12O3,这就是Ca在C14H12O3表面吸附成键的主要特征。1.4 Ca吸附于C14H1203与C2H2O4上的吸附能比较成功构建了草酸(C2H2O4)吸附Ca的稳定构象,计算吸附体系的吸附能为-0.68 eV,大于Ca/C14H1203体系的-0.874 eV,提示C14H1203可竞争性抑制草酸钙的生成。2.基于网络药理学的白藜芦醇防治肾结石的作用机制研究2.1获取白藜芦醇的化学结构及分子、药理特性获取了白藜芦醇的12个主要分子及药理学特征数据,涵盖药物的分子量(228.26D)、生物利用度(19.07%)及类药性(0.11)等指标。2.2预测白藜芦醇的潜在作用靶点于 PharmMapper、TCMSP、TCM@TAIWAN、CTD、ETCM 等数据库平台分别检索并结合文献,剔除重复数据,整合后共获取白藜芦醇的潜在作用靶点421 个。2.3筛选肾结石疾病相关的靶点分别于 GeneCards、DisGeNE、OMIM 等数据库检索关键词“nephrolithiasis”、“kidney stone”,并结合文献,剔除重复数据,整合后共获取获取肾结石疾病相关的靶点1434个。2.4筛选白藜芦醇防治肾结石的潜在作用靶点将白藜芦醇潜在作用靶点与肾结石疾病相关靶点进行交集映射,共获取白藜芦醇防治肾结石的潜在靶点115个,结果以韦恩图的形式呈现。2.5构建白藜芦醇抗肾结石的靶点蛋白质互作网络蛋白质互作网络(PPI)网络包括115个作用节点,1601条作用通路,平均的节点度为27.8。2.6蛋白质互作网络的拓扑分析依据标准,利用Cytoscape的网络分析功能,筛选出了白藜芦醇抗肾结石PPI互作网络中的关键靶点,共9个,分别为:AKT1、CAT、FOXO3a(或FOXO3)、JUN、MAPK1、SIRT1、SOD1、T53、VEGFA。进一步利用 Cytoscape 的 MCODE插件,在网络中共筛选出了 3个核心模块。2.7 GO及KEGG功能富集分析GO功能富集分析结果显示,富集于生物过程(BP)的条目共有5025个,涉及细胞过程、代谢进程、生物调节、应激反应、生物过程调节等;富集于细胞成分(CC)的条目共412个,涉及细胞器、生物膜内环境、蛋白复合体、细胞外区域、突触等;富集于分子功能(MF)的条目共575个,涉及催化活性、分子功能调节器、抗氧化活性、分子换能器活性、转运体活性等。这些功能通路多与机体内的氧化应激、炎症、代谢、损伤修复等进程密切相关,提示白藜芦醇可能通过调控上述生物进程而发挥其防治肾结石的潜能。KEGG通路富集分析结果表明,富集的信号通路共233条,靶点主要富集于氧化应激、凋亡、炎症、细胞周期的调控等多方面,结合文献分析,这些靶点与SIRT1/FOXO3a信号通路密切相关,提示白藜芦醇可能是通过调控SIRT1/FOXO3a通路介导的肾脏氧化应激反应而发挥防治肾结石的作用。2.8白藜芦醇与核心靶点的分子对接验证AKT1与RSV之间的结合模式:氨基酸残基Gly159、Gly157、Glu191与RSV形成氢键相互作用,Asp292、Lys179、Va1164、Lys158、Lys163、Gly162、Phe161、Ile186、His194、Thr195 与 RSV 形成疏水相互作用,亲和能为-7.9 kcal/mol。CAT与RSV之间的结合模式:氨基酸残基Ala133、Arg112、Arg365、Thr361与RSV形成氢键相互作用,His362、Arg72、Ser114、Phe132、Gly131、Gly147、Va1146、His75、Tyr358、Va173 与 RSV 形成疏水相互作用,亲和能为-9.0 kcal/mol。FOXO3a与RSV之间的结合模式:氨基酸残基Gly198、Leu180、Ser200与RSV形成氢键相互作用,Ser181、Tyr184、Asp199、Ala204、Lys207 与 RSV 形成疏水相互作用,亲和能为-5.6 kcal/mol。JUN与RSV之间的结合模式:氨基酸残基Asn17与RSV形成氢键相互作用,Tyr18、Ala15、Lys14与RSV形成疏水相互作用,亲和能为-4.9kcal/mol。MAPK1与RSV之间的结合模式:氨基酸残基Met108、Asp167、Asn154、Lys54 与 RSV 形成氢键相互作用,Cys166、Leu156、Leu107、Asp106、Ala52、Gln105、Va139 与 RSV 形成疏水相互作用,亲和能为-7.2 kcal/mol。SIRT1与RSV的结合模式:氨基酸残基Lys304与RSV形成氢键相互作用,Glu300、Glu214、Asp298、Pro212、Ala295、Tyr301、Asp289、Pro291、Asp292与RSV形成疏水相互作用,亲和能为-7.5 kcal/mol。SOD1与RSV之间的结合模式:氨基酸残基Lys23与RSV形成氢键相互作用,Gly33、Va129、Trp32与RSV形成疏水相互作用,亲和能为-5.2 kcal/mol。TP53与RSV之间的结合模式:氨基酸残基Leu330、Leu348与RSV形成氢键相互作用,Asn345、Phe338、Phe341、Arg342、Arg344与RSV形成疏水相互作用,亲和能为-6.1 kcal/mol。VEGFA与RSV 的结合模式:氨基酸残基 Tyr45、Ile43、Glu44、Glu42、Phe36、Pro40 与RSV形成疏水相互作用,亲和能为-5.4 kcal/mol。3.白藜芦醇体外对草酸钙结石晶体粘附的影响3.1激光共聚焦显微镜下观察结果镜下观察,白藜芦醇可修复肾小管上皮细胞形态,减少草酸钙结石晶体在细胞表面的粘附。3.2细胞活力检测白藜芦醇可以减轻CaOx晶体对HK-2细胞的毒性作用,细胞活力出现显着升高(P<0.05),显示白藜芦醇具有抑制细胞凋亡或坏死的作用。3.3透明质酸含量的变化空白对照组的HA含量最低,草酸钙处理组HA浓度明显升高(P<0.05),而白藜芦醇组HA浓度明显低于对照组(P<0.05)。3.4乳酸脱氢酶(LDH)的检测空白对照组的LDH含量最低,加入CaOx晶体后,LDH含量显着增加(P<0.05)。白藜芦醇干预后,LDH含量明显下降(P<0.05),提示白藜芦醇具有显着的细胞修复功能。4.白藜芦醇通过上调SIRTl/FOXO3a可抑制草酸钙结石诱发的肾小管上皮细胞氧化应激损伤,进而抑制结石形成4.1白藜芦醇改善了草酸钙晶体诱发的肾小管上皮细胞氧化应激损伤并增加了SIRT1的表达4.1.1 HK-2 细胞中 SOD、CAT、ROS 及 MDA 的变化草酸钙晶体干预后,HK-2细胞中SOD、CAT均显着下降(P<0.05),而ROS、MDA显着上升(P<0.05)。白藜芦醇干预后,SOD活性及CAT表达明显增加(P<0.05),ROS总量及MDA含量下降明显(P<0.05)。4.1.2 HK-2细胞中OPN、KIM-1的变化草酸钙晶体干预后,HK-2细胞中OPN、KIM-1表达量显着上升(P<0.05)。白藜芦醇干预后,OPN、KIM-1表达量明显下降(P<0.05)。4.1.3 HK-2细胞中SIRT1及其脱乙酰活性、FOXO3a、乙酰化FOXO3a的变化白藜芦醇能明显逆转草酸钙晶体诱发的SIRT1蛋白表达减少的趋势,增加SIRT1脱乙酰化活性及FOXO3a的表达(P<0.05)。同时白藜芦醇组细胞中乙酰化FOXO3a的表达较单纯草酸钙组明显下降(P<0.05)。4.2 SIRT1参与了对草酸钙晶体刺激的肾小管上皮细胞中氧化应激反应的调控4.2.1 SIRT1RNA干扰后,HK-2细胞中SOD、CAT、ROS及MDA等氧化应激指标及FOXO3a、乙酰化FOXO3a的变化与CON siRNA转染组相较,SIRT1 siRNA转染的肾小管上皮细胞中SIRT1的基因和蛋白表达明显减少(P<0.05),SOD活性、CAT含量及FOXO3a表达下降(P<0.05),ROS总量、MDA含量及乙酰化FOXO3a表达升高(P<0.05)。白藜芦醇干预后,CON siRNA转染组细胞中各项氧化应激指标改善明显,FOXO3a蛋白表达水平增加而乙酰化FOXO3a表达减少(P<0.05);与之相反,SIRT1 siRNA转染组细胞中各项氧化应激指标改善不明显,FOXO3a表达增加及乙酰化FOXO3a表达减少不明显(P<0.05)。4.2.2 SIRT1RNA干扰后,HK-2细胞中OPN、KIM-1的变化与CON siRNA转染组相较,SIRT1 siRNA转染组细胞中OPN及KIM-1的表达量增加(P<0.05);在白藜芦醇干预后,两组细胞中OPN及KIM-1的表达量均出现了不同程度的下降,但SIRT1 siRNA转染的细胞组其表达量仍较高(P<0.05)。4.3白藜芦醇改善了草酸钙大鼠肾脏的代谢指标、结晶沉积及肾组织病理异常白藜芦醇可降低草酸钙大鼠模型的血尿素氮和肌酐,减少尿中草酸、钙、磷的含量(P<0.05)。同时,白藜芦醇可以减少草酸钙大鼠肾脏的晶体沉积,改善其病理异常,具有抑制结石形成和保护肾脏的作用。4.4白藜芦醇改善了草酸钙大鼠肾脏的氧化应激损伤并增加了 SIRT1的表达4.4.1大鼠肾脏中SOD、CAT及MDA的变化与正常对照组大鼠相较,造模组大鼠肾脏SOD活性明显降低,CAT表达明显减少,而MDA的含量明显增加(P<0.05)。白藜芦醇治疗后,SOD活性及CAT表达明显增加,而MDA的含量明显减少(P<0.05)。4.4.2大鼠肾脏中OPN及KIM-1的变化与细胞实验一致,正常对照组大鼠肾脏组织中OPN的表达最少,造模组大鼠肾脏组织中OPN表达明显增加(P<0.05)。白藜芦醇干预后,与造模组相比,OPN表达明显减少,且与治疗剂量呈正比(P<0.05)。KIM-1的表达水平与OPN相似。4.4.3大鼠肾脏中SIRT1及脱乙酰活性、FOXO3a、乙酰化FOXO3a的变化与正常对照组大鼠相较,造模组大鼠肾脏SIRT1及FOXO3a表达明显减少,SIRT1脱乙酰化活性降低,而乙酰化FOXO3a表达明显增加。白藜芦醇治疗后,大鼠肾脏上述指标发生逆转。研究结论1.Ca原子可稳定吸附于C14H1203分子表面,竞争性抑制草酸钙的生成,这是首次从原子和分子角度阐述C14H1203防治草酸钙肾结石的机理,为以白藜芦醇为基础的药物研发提供了思路和依据。2.网络药理学分析结果提示白藜芦醇可以通过多靶点、多通路发挥防治肾结石的药效。SIRTl/FOXO3a通路介导的肾脏氧化应激反应可能在白藜芦醇抗肾结石的过程发挥重要作用,这为进一步的生物实验提供了重要参考。3.体外实验证实白藜芦醇可以抑制草酸钙晶体与肾小管上皮细胞的粘附,增加细胞活力,减少受损细胞透明质酸及乳酸脱氢酶的分泌,具有抑制细胞凋亡及修复受损细胞的潜能。4.白藜芦醇具有抑制草酸钙结石形成的药理作用,其机制可能是通过调控SIRT1/FOXO3a,抑制草酸钙晶体诱发的肾脏氧化应激损伤来实现的。
章瑞[7](2020)在《基于大样本RNA-seq数据的茶树基因共表达网络的统计建模及其应用》文中认为后基因组时代,生物分子网络建模成为探索复杂生命活动的有力工具,而其中构建基因共表达网络并进行分析是预测目标物种未知基因功能的有效方法。功能相关的基因通常在转录水平上表现出一定的协同表达,因而基因共表达网络可以直观的展示出相互连接的有相似调控机制的基因,利用已知功能的基因在基因共表达网络中进行关联推断,可以有效地预测出未知基因的功能。基因共表达网络的构建需要大量高质量的转录组测序数据,新一代测序技术的变革使得公共数据库平台积累了不同物种海量的测序数据,这为相关物种基因共表达网络的构建提供了可能。茶树近些年也累积了大量的RNA-seq数据,同时其基因组也完成了高质量组装。作为重要的茶叶来源作物,茶树中有大量未知基因的功能亟须解析,很大程度上阻碍了茶树良种选育、代谢工程等应用需要。而利用传统的实验方法进行茶树基因功能分析效率低下,现阶段迫切需要开发新的组学方法来快速精准地挖掘大量的候选基因。本文选取茶树作为研究对象,基于茶树大样本的RNA-seq数据,构建了高质量的茶树基因组范围内的基因共表达网络,以期加速茶树未知基因功能的研究。本论文完成的主要工作内容如下:(1)茶树转录组数据的收集和分析。从公共数据库检索并筛选出288个合格的茶树转录组测序样本,结合茶树基因组注释信息,将这些样本进行一套优化的转录组数据流程分析,并最终得到茶树33,932条基因在261个样本上的表达谱数据。(2)茶树基因共表达网络的统计建模。去除109条在所有样本中均不表达的基因,利用标准化后的表达谱数据,以皮尔逊相关系数度量33,823条茶基因之间的表达相关性,利用随机扰动获得表达相关分数相应的p-value,保留p-value小于0.01的具有统计学显着性的基因共表达关系对。为去除网络中低相关关系的干扰且同时保证真实生物网络的拓扑学特征(无尺度、小世界特性),引入了不同相关系数阈值下相应网络中度和度分布的统计回归拟合指数R2以及网络的平均连通度作为评价标准,在保证R2较高且平均连通度不低的情况下分析判定最合适的相关阈值为0.7。经过阈值筛选,最终得到了由27,158个茶树基因作为节点和2,574,341个基因对作为边构建成的茶树基因共表达网络。(3)基于随机游走算法的茶树基因共表达网络中的基因功能预测。为了更精准高效地从茶树基因共表达网络中挖掘出相关的功能基因,本文在传统的基于共表达网络相关性分析进行基因预测的方法上,引入了一种结合重启型随机游走算法分析共表达网络的方法,对茶树相关功能基因预测的结果进行重新打分排序。通过选定数据的应用比较,发现该方法在预测结果的准确性有较大的提高。(4)茶树基因共表达网络数据库平台的搭建。利用得到的基因共表达网络数据,整合茶树基因组相关注释信息,搭建了一个茶树基因共表达网络数据库平台Tea Co N(a platform of gene co-expression network for tea plant,http://teacon.wchoda.com)。利用本平台,茶研究人员可以方便地进行茶树基因共表达网络数据的浏览、检索和下载。同时,平台还开发了可视化的用于基因功能预测的相关工具,例如BLAST比对、GO和KEGG富集分析、基因组浏览(JBrowse)、表达谱可视化等。应用这些功能,本论文通过脱水素基因Cs DHN2进行了系列分析操作,证实了平台的实用性。
崔明福[8](2020)在《基于蛋白芯片联合生物信息学分析技术筛选结直肠癌血清标志物及SVM诊断模型构建》文中提出背景和目的结直肠癌(Colorectal cancer,CRC)是我国发病率第3的消化系统恶性肿瘤,易复发转移,目前尚无特异性的治疗方法,患者远期预后差。利用生物学标志物早期筛查和确诊CRC,是提高患者存活率,改善预后的关键。发现和鉴定对CRC有特异性诊断价值的生物学标志物,对于查明CRC的发病机制,研发新的治疗举措和新型药物,推动CRC的诊疗进展有重要意义。本研究利用蛋白芯片结合生物信息学分析筛选结直肠癌患者血清中差异表达蛋白,将筛选出的差异蛋白作为候选,构建支持向量机(Support Vector Machine,SVM)模型预测其对CRC的诊断效能,评估候选蛋白能否作为CRC潜在的诊断标志物或药物靶点。方法1.采集12例临床确诊的CRC患者和同期12例健康对照者的血清标本,用蛋白芯片筛选CRC患者血清差异表达蛋白。2.对筛选出的差异蛋白做层次聚类、功能富集、PPI网络构建、药物-靶基因相互作用网络构建等生物信息学分析;利用TCGA结直肠癌临床数据,将差异蛋白作为候选因子,分析候选因子与患者预后的关系。3.用蛋白检测芯片检测34例CRC患者和34例健康对照者血清中的差异蛋白表达情况,筛选显着差异蛋白;将提取的显着差异蛋白在两组样本中的表达值作为特征值建立SVM诊断模型,通过ROC曲线评价模型对CRC的分类预测效能。结果1.累加强度指标下筛选出6个差异蛋白,酪氨酸蛋白激酶受体(Tyrosine receptor kinase 3,TYRO3)和趋化因子26(C-C motif ligand 26,CCL26)表达上调,肿瘤坏死因子受体超家族成员10C(Tumor Necrosis Factor Receptor Superfamily Member 10C,TNFRSF10C)、巨噬细胞移动抑制因子(Macrophage migration inhibitory factor,MIF)、巨噬细胞刺激蛋白-1(Macrophage stimulating protein,MSP-α)和白介素-16(Interleukin-16,IL-16)表达下调。2.平均累加强度指标下筛选出6个差异蛋白,其中血管生成素-2(Angiopoietin-2,ANG-2),刺豚鼠相关蛋白(Agouti-related protein,Ag RP)、成纤维细胞生长因子-4(Fibroblast growth factor 4,FGF-4)、成纤维细胞生长因子-9(Fibroblast growth factor 9,FGF-9)表达上调,白介素-8(Interleukin-8,IL-8)和血小板生成素(Thrombopoietin,TPO)表达下调。3.平均净累加强度指标下筛选到4个下调的差异蛋白,分别为血管内皮细胞生长因子-D(Vascular Endothelial cell Growth Factor D,VEGF-D)、趋化因子25(C-C motif ligand 25,CCL25)、趋化因子-16(C-C motif ligand 16,CCL16)和白介素-8(Interleukin-8,IL-8)。4.基因本体(Gene Ontology,GO)富集分析显示,差异蛋白主要显着富集在ERK1和ERK2级联的正向调节过程、细胞趋化性过程以及白细胞迁移等过程。京都基因和基因组百科(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路富集分析显示,差异蛋白主要富集在细胞因子与细胞因子受体的互作通路、趋化因子信号通路、Rap1、Ras、MAPK等信号通路。5.蛋白质-蛋白质相互作用网络(Protein-Protein Interaction,PPI)中共有12个节点,其中表达下调的有CCL25、CCL16、IL-16、IL-8、VEGF-D、MIF、TNFRSF10C,表达上调的有TYRO3、CCL26、ANGPT2、FGF-4和FGF-9。12个节点之间组成12个PPI关系对。6.药物-基因相互作用(Drug-gene interaction,DGI)分析共得到了5个基因、10种药物和10个药物-基因互作关系对。5种基因分别为TYRO3、MIF、ANGPT2、FGF-4和TPO,10种药物分别为盐酸丙美卡因(Proparacaine)、柠檬酸(Citric acid)、贝伐珠单抗(Bevacizumab)、利巴韦林(Ribavirin)、木聚硫钠(Pentosan polysulfate sodium)、卡比马唑(Carbimazole)、甲巯基咪唑(Methimazole)、丙硫氧嘧啶(Propylthiouracil)、维甲酸(Tretinoin)和右旋甲状腺素(Dextrothyroxine)(表8)。FGF-4-木聚硫钠、TPO-卡比马唑、TPO-甲巯基咪唑和TPO-丙硫氧嘧啶之间为抑制性作用。5.生存分析显示FGF-4与CRC预后相关(p<0.1)。6.15个差异表达蛋白中,5个蛋白在疾病组表达上调,分别为IL-8、MSP-a、MIF、TNFRSF10C和TYRO3;10个蛋白在疾病组表达下调,分别为IL-16、CCL-26、TPO、VEGF-D、CCL25、CCL16、ANG-2、FGF-4、Ag RP和FGF-9。生信分析得到6个显着差异蛋白,分别为IL-8、MSP-a、MIF、FGF-9、ANG-2和Ag RP。7.利用6个显着差异蛋白建立SVM模型,其诊断CRC的AUC面积为0.985,除CRC组的10号、11号和20号样本,其余样本都能根据该模型被正确地分组。结论本研究利用蛋白芯片结合生信分析在CRC患者血清中筛选到15个差异蛋白,其中IL-8、MSP-a、MIF、FGF-9、ANG-2和Ag RP为显着差异蛋白。利用6个显着差异蛋白建立的SVM模型对CRC有较好的诊断效能。
李蒋凤[9](2020)在《基于网络药理学的桃仁-红花联合叶酸抗冠状动脉粥样硬化作用机制的研究及其临床靶基因预测》文中研究表明目的动脉粥样硬化是血管病变的常见病理变化,发生部位、涉及系统都较多,可见心脑血管、颈部血管、下肢血管、肾脏血管等,而以冠状动脉粥样硬化为全民健康负担最重,患病率基数较高,病死率最高。心脏支架微创手术技术发展日趋完善,冠状动脉粥样硬化所致的急性心肌梗死治愈率较前明显提高,但仍有许多并发症待解决,从二级预防角度上延缓和防治冠状动脉粥样硬化,仍有进一步探索的意义。近年来中药与西药联用治疗冠状动脉粥样硬化的效果被证实较单一用药效果好,中药药对桃仁、红花是活血化瘀、行气止痛的要药,常用于冠状动脉粥样硬化的防治处方中,西药叶酸也是冠状动脉粥样硬化防治指南中的重要辅助用药。本课题拟从生物信息学角度通过基因表达谱分析冠状动脉粥样硬化风险预测靶点,从网络药理学的角度探索两者联用防治冠状动脉粥样硬化的作用靶点、作用通路,有助于进一步了解其具体分子机制。方法1.生物信息学靶基因预测在本研究中,我们从基因表达综合(GEO)数据库中获得了GSE90074的基因芯片数据。首先,通过病变组与正常组的比值分析并筛选差异表达基因(DEGs),并且根据基因本体论(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)进行功能聚类分析。其次,通过STRING数据库,建立蛋白质相互作用图谱,了解差异基因彼此之间的关系。再次,通过Cytohubba和MCODE插件筛选重要模块和关键基因。最后,挖掘基因芯片临床数据,建立临床特征与关键基因表达之间的多变量logistic回归模型,预测靶基因与冠状动脉粥样硬化的风险关系。2.网络药理学分析在桃仁、红花联合叶酸抗冠状动脉粥样硬化作用机制的网络药理学分析中,首先,通过TCMSP数据库获取桃仁、红花药对的有效成分,并通过Pubchem数据库中检索叶酸获得其结构;其次,分别在UniProt数据库、PharmMapper数据库平台获取相应的靶点基因,将桃仁、红花、叶酸所对应的靶点基因进行合并去重;再次,以“冠状动脉粥样硬化”为关键词在OMIM、GeneCards数据库中检索疾病相关的靶点,并将疾病对应的基因与药物靶点基因取交集,获得桃仁、红花联合叶酸抗冠状动脉粥样硬化作用可能对应的靶点基因,构建药物调控网络;最后,对桃仁、红花联合叶酸抗冠状动脉粥样硬化作用靶点基因进行功能富集分析,并且筛选出重要模块和关键基因。结果1.生物信息学靶基因预测结果通过对阻塞性冠状动脉粥样硬化基因芯片的综合分析,得到432个基因被认为有显着意义的差异表达基因,其中上调基因81个,下调基因96个。上下调基因功能富集分析,主要分子功能为与内源性或外源性脂质抗原结合、连接泛素蛋白连接酶、连接锌离子和雄激素受体结合密切相关,参与内皮细胞凋亡过程的正向调节、免疫球蛋白分泌的调节和免疫应答等代谢过程。绘制差异基因蛋白互作网络,并筛选出重要模块和关键基因,获得11个关键基因:BTRC、NFKBIA、PSMB1、PSMC1、COPS5、NEDD8、PSMA6、PSMD4、PSMD12、UBC、RPS4X;并结合临床特征数据,建立模型预测OCAD的风险与性别、高脂病史、NEDD8、BTRC、COPS5、PSMA6、PSMD12、RPS4X、NFKBI表达量有关。2.网络药理学分析结果获得桃仁、红花药对有效活性成分45个,与叶酸的分子结构,结合冠状动脉粥样硬化疾病,分析桃仁、红花联合叶酸抗冠状动脉粥样硬化的作用靶点,构建药物调控网络,展现叶酸、桃仁、红花药物的靶基因与靶基因间相互作用网络关系,以及叶酸、桃仁、红花药物分别与靶基因的药效团关系,了解药物间的关系;构建药物抗冠状动脉粥样硬化作用靶点间的网络互作关系,并分析其功能富集,以及重要模块与关键靶点。重要模块GO富集分析,主要参与DNA模板化的转录及转录正调控;凋亡过程负调控;促进RNA聚合酶II转录正调控;前列腺上皮细胞分化的发展;调节DNA损伤刺激反应过程;其分子功能主要为作用于转录因子活性,序列特异性DNA结合;受体信号蛋白酪氨酸激酶活性;类固醇结合。重要模块KEGG富集分析,通路主要为甲状腺激素信号通路、p53信号通路、PI3K-Akt信号通路、HIF-1信号通路、细胞凋亡、MAPK信号通路、Toll样受体信号通路、细胞周期、Wnt信号通路、非酒精性脂肪肝(NAFLD)、乙型肝炎、肺结核、百日咳、军团病、弓形体病、单纯疱疹感染、HTLV-I感染、甲型流感、病毒性心肌炎、沙门氏菌感染、阿米巴病、巴尔病毒感染、ErbB信号通路、肿瘤坏死因子信号通路、催乳素信号通路、FoxO信号通路、类节点受体信号通路、粘着斑南美锥虫病、多种癌症通路。得到8个关键靶点,分别为ALB、MAPK8、EGFR、CASP3、VEGFA、MYC、ESR1、CCND1。结论本课题应用网络药理学与生物信息学技术综合分析冠状动脉粥样硬化,从分子靶点层面了解桃仁、红花联合叶酸抗冠状动脉粥样硬化的作用靶点、作用通路,初步阐释了桃仁、红花联合叶酸抗冠状动脉粥样硬化的作用机制,可能主要通过影响DNA结合、修饰、损伤、转录、翻译成蛋白质以及蛋白质修饰的过程,干扰蛋白质或酶的功能,从而实现抗冠状动脉粥样硬化的作用。且发现桃仁-红花联合叶酸抗冠状动脉粥样硬化的通路中有许多与各种癌症通路有关。
杨从影[10](2020)在《参麦注射液抗肺癌的“扶正-祛邪”网络药理学机制研究》文中研究表明目的基于网络药理学研究参麦注射液主要活性成分抗肺癌的“扶正-祛邪”网络机制。方法在CNKI数据库文献检索,挖掘参麦注射液的主要活性成分,从ChemicalBook数据库获取其三维结构并保存为mol2文件。利用SIB分子构效相似性靶标预测服务器数据平台预测参麦注射液主要成分的潜在靶基因,并在GeneCards、DisGeNET基因库筛选出与肺癌高度相关的基因,随后利用STRING数据库构建“参麦基因-肺癌基因”相互作用网络,筛选出参麦注射液直接抗癌靶点、网络中心靶点,最后利用ClueGO软件对直接抗癌靶标、网络中心靶标行基因本体GO(Gene Ontology)功能分析,通过DAVID v 6.8平台对关键靶点KEGG通路进行分析。结果参麦注射液能调控AKT1,CASP3,MAPK1,MMP9,RB1,STAT3,VEGFA,SRC,NOS3等25个抗肺癌靶基因,总共有五大类22条信号通路,(1)VEGF(血管内皮生长因子)、HIF-1(缺氧诱导因子-1)遏制癌细胞血管的生长;(2)MA.PK、Ras、PI3K-A.kt、Erb.B、mTOR、Fo.xO等通路抑制肿瘤增殖;(3)黏着斑连接(Adherens junction)、缝隙连接(Gap junction)、黏着斑(Focal adhesion)通路抗癌细胞浸润转移;(4)肿瘤坏死因子、N.K自然杀伤细胞、T细胞受体、B细胞受体提高人体免疫系统;(5)肿瘤代谢相关的其他通路;实现直接抗癌、调节肿瘤免疫等多种药理作用。结论参麦注射液能通过“多成分、多靶点、多途径”抑制肺癌的增殖发展、浸润转移,遏制癌细胞血管生长,来实现“祛邪”药理作用,并通过提高机体对癌细胞免疫力,达到“扶正”效果。
二、基于基因本体论的生物信息个人数据库平台(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于基因本体论的生物信息个人数据库平台(论文提纲范文)
(1)基于生物信息学和网络药理学整合策略的人参平肺散干预特发性肺纤维化的机制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
综述 |
综述一 特发性肺纤维化发病机制的研究进展 |
综述二 生物信息学和网络药理学的主要研究方法及原理 |
参考文献 |
前言 |
第一章 基于特发性肺纤维化转录组数据的生物信息学研究 |
第一节 特发性肺纤维化的基因集富集研究 |
1 特发性肺纤维化的GSEA基因集富集分析 |
2 特发性肺纤维化关键基因的差异表达基因分析 |
3 讨论 |
第二节 特发性肺纤维化不同临床特征的加权基因共表达网络研究 |
1 特发性肺纤维化的基因共表达特征 |
2 特发性肺纤维化不同临床特征的基因共表达特征 |
3 特发性肺纤维化的分子特征 |
4 讨论 |
本章小结 |
参考文献 |
第二章 人参平肺散干预特发性肺纤维化的网络药理学研究 |
第一节 人参平肺散干预特发性肺纤维化的网络调控机制研究 |
第二节 人参平肺散干预中、高年龄特发性肺纤维化的网络调控机制比较研究 |
1 人参平肺散成分干预特发性肺纤维化高龄特征的网络机制 |
2 人参平肺散成分干预特发性肺纤维化中年特征的网络机制 |
3 讨论 |
第三节 人参平肺散对特发性肺纤维化调控机制的虚拟对接研究 |
1 以TGF β信号通路为例的通路靶点选择 |
2 人参平肺散靶点的计算机模拟对接研究 |
3 讨论 |
本章小结 |
参考文献 |
第三章 人参平肺散干预TGF-β_1诱导肺成纤维细胞MRC-5细胞表型转化的机制研究 |
1 实验材料 |
2 实验方法 |
3 实验结果 |
4 讨论 |
本章小结 |
参考文献 |
结语 |
1 主要内容和结果 |
2 创新点 |
3 问题与展望 |
附录 中英文缩略词对照表 |
攻读博士期间取得的学术成果 |
致谢 |
作者简介 |
(2)星蒌承气汤治疗急性缺血性卒中痰热腑实证机制研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一部分 文献综述 |
第一章 星蒌承气汤药效物质基础及对缺血性卒中神经保护机制研究进展 |
1 大黄 |
1.1 中医认识 |
1.2 化学成分及神经保护作用 |
2 胆南星 |
2.1 中医认识 |
2.2 化学成分及神经保护作用 |
3 瓜蒌 |
3.1 中医认识 |
3.2 化学成分及神经保护作用 |
4 羌活 |
4.1 中医认识 |
4.2 化学成分及神经保护作用 |
5 芒硝 |
参考文献 |
第二章 基于肠道微生态理论的缺血性卒中病因与发病机制研究进展 |
1 肠道微生态与肠道微生态失调 |
2 菌-肠-脑轴 |
3 从肠到脑的上行通路 |
4 从脑到肠的下行通路 |
5 脑卒中相关危险因素与肠道菌群 |
6 卒中并发症的肠道微生态机制 |
7 结论 |
参考文献 |
前言 |
第二部分 基于网络药理学与分子对接的星蒌承气汤治疗缺血性卒中的机制研究 |
1 研究资料 |
2 研究方法 |
2.1 星蒌承气汤化学活性成分的检索与筛选 |
2.2 星蒌承气汤化学成分及缺血性卒中靶点筛选 |
2.3 交集基因蛋白互作网络(PPI)分析 |
2.4 基因本体论(Gene ontology,GO)功能富集和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析 |
2.5 可视化网络构建与分析 |
2.6 分子对接 |
3 研究结果 |
3.1 星蒌承气汤潜在化学活性成分的检索与筛选结果 |
3.2 星蒌承气汤活性成分靶点及缺血性卒中靶点预测结果 |
3.3 GO富集分析及KEGG代谢通路富集分析结果 |
3.4 可视化网络构建与分析 |
3.5 分子对接 |
4 讨论 |
4.1 网络药理学在中医药现代化研究中的应用 |
4.2 基于网络药理学方法探讨星蒌承气汤活性成分 |
4.3 基于网络药理学方法探讨星蒌承气汤效应机制 |
5 小结 |
第三部分 实验研究 |
实验一 星蒌承气汤对中风急性期痰热腑实证小鼠神经保护作用及网络药理学关键靶点及通路实验验证 |
1 实验材料 |
1.1 实验对象 |
1.2 实验试剂 |
1.3 实验仪器设备与耗材 |
1.4 实验药物的配置 |
2 实验方法 |
2.1 分组与给药 |
2.2 模型制备 |
2.3 神经功能评分 |
2.4 除胶实验 |
2.5 TTC染色 |
2.6 取材及处理 |
2.7 TUNEL法检测皮层梗死周围细胞凋亡情况 |
2.8 脑组织ELISA |
2.9 脑组织Western blot |
2.10 统计分析 |
3 研究结果 |
3.1 神经功能评分 |
3.2 除胶实验 |
3.3 脑梗死体积评价 |
3.4 对缺血侧脑组织细胞凋亡的影响 |
3.5 星蒌承气汤对缺血侧脑组织TNF-α的影响 |
3.6 星蒌承气汤对缺血侧脑组织AKT、p-AKt、PI3K及NF-κB蛋白表达的影响 |
4 讨论 |
4.1 星萎承气汤是治疗中风病急性期痰热腑实证的具有确切临床疗效的代表方剂 |
4.2 化痰通腑法代表方星蒌承气汤脑保护作用及中医理论探讨 |
4.3 卒中模型神经功能评分探讨 |
4.4 卒中模型行为学选择 |
4.5 星蒌承气汤与细胞凋亡 |
4.6 网络药理学关键靼点及通路实验验证 |
5 小结 |
实验二 星蒌承气汤对中风急性期痰热腑实证小鼠菌-肠-脑轴影响 |
1 实验材料 |
1.1 实验对象 |
1.2 实验试剂 |
1.3 实验仪器设备与耗材 |
1.4 实验药物的配置 |
2 实验方法 |
2.1 分组与给药 |
2.2 模型制备 |
2.3 取材及处理 |
2.4 免疫组化 |
2.5 免疫荧光 |
2.6 ELISA检测 |
2.8 肠道菌群分析 |
2.9 盲肠内容物短链脂肪酸(SCFAs)检测 |
2.10 统计分析 |
3 结果 |
3.1 星蒌承气汤对中风痰热腑实证小鼠肠道菌群的影响 |
3.2 星蒌承气汤对中风痰热腑实证小鼠肠道菌群代谢产物短链脂肪酸及短链脂肪酸受体的影响 |
3.3 星蒌承气对菌-肠-脑轴神经-内分泌-免疫途径相关指标影响 |
4 讨论 |
4.1 基于脑肠互动理论探讨化痰通腑法治疗中风病的理论基础 |
4.2 星蒌承气汤对短链脂肪酸影响 |
4.3 星萎承气汤对菌-肠-脑轴自主神经途径影响 |
4.4 星蒌承气汤对菌-肠-脑轴神经内分泌途径影响 |
4.5 星萎承气汤对菌-肠-脑轴免疫途径影响 |
5 小结 |
实验三 星萎承气汤对中风急性期痰热腑实证伪无菌小鼠菌-肠-脑轴影响 |
1 实验材料 |
1.1 实验对象 |
1.2 实验试剂 |
1.3 实验仪器设备与耗材 |
1.4 实验药物的配置 |
2 实验方法 |
2.1 分组与给药 |
2.2 模型制备 |
2.3 神经功能评分 |
2.4 除胶实验 |
2.5 TTC染色 |
2.6 取材及处理 |
2.7 免疫组化、免疫荧光 |
2.8 ELISA检测 |
2.9 肠道菌群分析 |
2.10 盲肠内容物SCFAs分析 |
2.11 统计分析 |
3 结果 |
3.1 神经功能评分 |
3.2 除胶实验 |
3.3 脑梗死体积评价 |
3.4 肠道菌群 |
3.5 短链脂肪酸 |
3.6 星蒌承气汤对伪无菌小鼠菌-肠-脑轴神经-内分泌-免疫途径相关指标影响 |
4 讨论 |
4.1 伪无菌模型建立及评价 |
4.2 肠道菌群是星蒌承气汤发挥作用的重要靶点 |
4.3 星蒌承气汤治疗急性期缺血性卒中机制的初步探讨 |
5 小结 |
结语 |
创新点 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
在学期间主要研究成果 |
(3)多发性硬化脑组织基因与微环境免疫细胞浸润机制研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
缩略词与符号集 |
第一章 前言 |
第二章 材料和方法 |
1. 数据库及软件工具 |
2. 数据集筛选和质量控制 |
3. 提取差异表达基因 |
4. 蛋白互作网络的构建 |
5. 差异表达基因及子网络功能富集分析 |
6. 筛选免疫差异表达基因 |
7. 病理样本免疫浸润情况评估 |
8. 枢纽基因与免疫细胞相关性检验 |
9. 加权共表达网络的构建 |
10. 基因集富集分析 |
11. 技术路线图 |
第三章 结果 |
1. 数据集筛选 |
2. 差异表达基因提取 |
3. 蛋白互作网络的构建 |
4. 差异表达基因、枢纽基因及子网络功能富集分析 |
5. 筛选免疫差异表达基因 |
6. 多发性硬化患者脑组织免疫浸润特征 |
7. 构建加权基因共表达网络 |
8. 枢纽基因与免疫细胞相关性检验 |
9. 基因集富集分析 |
第四章 讨论与结论 |
讨论 |
结论 |
参考文献 |
附录一 综述 多发性硬化基因研究进展 |
参考文献 |
附录二 论文完成情况 |
致谢 |
(4)基于并行加速技术的人类基因组CpG岛预测分析及可视化平台构建(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 CpG岛相关基因特性的研究背景 |
1.1.2 CpG岛识别算法的研究背景 |
1.1.3 CpG岛相关web可视化在线服务开发的研究背景 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 CpG岛相关基因特性的国内外研究现状 |
1.2.2 CpG岛识别算法的国内外研究现状 |
1.2.3 CpG岛相关web可视化在线服务开发的国内外研究现状 |
1.3 主要目标及工作 |
第二章 CpG岛相关基因标注与分析 |
2.1 数据的收集与预处理 |
2.2 数据分类注释 |
2.2.1 CpG岛识别 |
2.2.2 CpG岛密度标注 |
2.2.3 基因区域标注 |
2.2.4 启动子特征区域标注 |
2.2.5 基因表达广度标注 |
2.3 基于注释数据的CpG岛关联分析 |
2.3.1 不同CGI密度组占比分析 |
2.3.2 GO富集分析 |
2.3.3 CpG排列模式分析 |
2.3.4 CpG位点甲基化程度计算 |
2.4 CpG岛关联分析结果 |
2.4.1 CGI和CGI+基因在人类基因组中的分布 |
2.4.2 CGI±TATA±调节与HK和TS基因的关系 |
2.4.3 不同CGI密度组基因的GO富集试验 |
2.4.4 不同CGI密度下的CpG排列模式 |
2.4.5 不同CpG距离下CGI的特性 |
2.4.6 CpG位点在不同基因区域中的分布 |
2.4.7 CpG位点在不同密度CGI下的分布 |
2.4.8 CpG岛与不同基因区域的交集的分布密度 |
2.4.9 不同基因区域的CpG位点平均甲基化程度对比 |
2.5 CpG岛关联分析结果讨论 |
第三章 CpG岛识别算法MR-CpGcluster的设计 |
3.1 问题与可行性分析 |
3.2 Hadoop相关技术的原理介绍 |
3.3 MR-CpGcluster算法的设计 |
3.3.1 Hadoop集群的搭建 |
3.3.2 实验数据的准备 |
3.3.3 实验数据的分割 |
3.3.4 Hadoop Streaming框架的使用 |
3.4 MR-CpGcluster算法的性能分析 |
3.4.1 结果一致性验证 |
3.4.2 并行性能评估 |
3.4.3 识别精确度评估 |
第四章 基于web的CpG岛数据的可视化分析平台设计 |
4.1 需求分析 |
4.1.1 功能需求 |
4.1.2 性能需求 |
4.2 平台架构设计 |
4.3 平台关键技术的介绍 |
4.4 平台的应用 |
第五章 总结与展望 |
5.1 课题总结 |
5.2 未来展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(5)深海微生物来源Loonamycin抗三阴乳腺癌作用机制初探(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩略词表 |
前言 |
第一部分 Loongmycin对人三阴乳腺癌细胞增殖,周期和凋亡的影响 |
一、材料和仪器 |
二、实验方法 |
三、实验结果 |
四、讨论 |
第二部分 Loonamycin处理三阴乳腺癌细胞转录组测序分析 |
一、材料和仪器 |
二、实验方法 |
三、实验结果 |
四、讨论 |
全文总结 |
参考文献 |
综述 Chk1及其抑制剂在肿瘤中的作用 |
参考文献 |
已发表文章情况 |
致谢 |
(6)白藜芦醇抑制肾草酸钙结石形成及其机制的研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
前言 |
第一部分 基于第一性原理的白藜芦醇对钙的吸附性能研究 |
实验方法 |
结果 |
讨论 |
结论 |
第二部分 基于网络药理学的白藜芦醇防治肾结石的作用机制研究 |
实验方法 |
结果 |
讨论 |
结论 |
第三部分 白藜芦醇体外对草酸钙结石晶体粘附的影响 |
材料和方法 |
结果 |
讨论 |
结论 |
第四部分 白藜芦醇通过调节SIRT1/FOXO3a抑制草酸钙结石诱发的肾脏氧化应激损伤 |
材料和方法 |
结果 |
讨论 |
结论 |
研究总结论 |
附图 |
附表 |
参考文献 |
综述 肾草酸钙结石发病机制及防治的研究进展 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
Paper one |
Paper Two |
(7)基于大样本RNA-seq数据的茶树基因共表达网络的统计建模及其应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 RNA-seq技术研究现状 |
1.2.2 茶树基因研究现状 |
1.2.3 基因共表达网络研究现状 |
1.3 本文的主要工作及结构安排 |
1.3.1 本文主要工作 |
1.3.2 本文结构安排 |
2 茶树大样本RNA-seq数据的分析 |
2.1 RNA-seq数据分析简介 |
2.2 有参转录组数据分析的常见知识与操作 |
2.2.1 原始数据 |
2.2.2 质量控制 |
2.2.3 测序原始reads的基因组比对 |
2.2.4 基因表达量计算 |
2.2.5 基因表达量标准化 |
2.3 茶树基因表达谱数据的构建 |
2.3.1 分析流程 |
2.3.2 数据评估 |
2.4 本章小结 |
3 茶树基因共表达网络的统计建模 |
3.1 常用的基因共表达网络建模方法 |
3.1.1 基因表达相似性度量方法 |
3.1.2 相似性阈值选取方法 |
3.1.3 真实生物网络的无尺度和小世界特性 |
3.2 基于统计方法的茶树基因共表达网络模型的建立 |
3.2.1 基因表达相关性的度量 |
3.2.2 共表达网络阈值的选取 |
3.3 本章小结 |
4 基于随机游走的茶树基因功能预测 |
4.1 相关背景知识介绍 |
4.1.1 随机游走算法简介 |
4.1.2 基于相关性的基因功能预测方法 |
4.1.3 重启型随机游走的基因功能预测方法 |
4.2 结合茶树基因共表达网络的应用与分析 |
4.2.1 基于共表达网络相关性的预测 |
4.2.2 基于简单随机游走的预测 |
4.2.3 基于重启型随机游走的预测 |
4.2.4 几种预测方法的比对 |
4.3 本章小结 |
5 系统设计与实现 |
5.1 系统实现 |
5.2 数据库设计 |
5.3 主要功能模块 |
5.4 数据库平台的应用实例 |
5.5 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(8)基于蛋白芯片联合生物信息学分析技术筛选结直肠癌血清标志物及SVM诊断模型构建(论文提纲范文)
中文摘要 |
abstract |
缩略词表 |
第1章 引言 |
第2章 文献综述 |
2.1 结直肠癌的发生研究现状 |
2.2 结直肠癌治疗及预后现状 |
2.3 结直肠癌诊断研究现状 |
2.4 蛋白质组学和生物信息学技术在结直肠癌中应用 |
第3章 蛋白芯片联合生物信息学分析筛选结直肠癌血清差异蛋白 |
3.1 材料和方法 |
3.1.1 临床病例 |
3.1.2 标本采集 |
3.1.3 医学伦理 |
3.1.4 主要试剂 |
3.1.5 主要仪器 |
3.1.6 方法 |
3.2 结果 |
3.2.1 数据预处理 |
3.2.2 差异表达蛋白的获取及层次聚类分析 |
3.2.3 差异蛋白的功能富集分析 |
3.2.4 PPI网络构建 |
3.2.5 药物-基因相互作用预测分析 |
3.2.6 生存分析 |
3.3 讨论 |
3.4 小结 |
第4章 差异蛋白验证和SVM模型预测的诊断价值 |
4.1 材料方法 |
4.1.1 临床病例 |
4.1.2 标本采集 |
4.1.3 医学伦理 |
4.1.4 主要试剂 |
4.1.5 主要仪器 |
4.1.6 方法 |
4.2 结果 |
4.2.1 疾病组患者的临床资料 |
4.2.2 定制夹心法玻璃芯片检测结果 |
4.2.3 数据预处理结果 |
4.2.4 差异表达蛋白的获取及层次聚类分析 |
4.2.5 SVM模型预测 |
4.3 讨论 |
4.4 小结 |
结论 |
创新点 |
参考文献 |
附录 |
附表1-1 归一化前累加强度指标 |
附表1-2 归一化后累加强度指标 |
附表2-1 归一化前平均累加强度指标 |
附表2-2 归一化后累计强度指标 |
附表3-1 归一化前平均净累加强度指标 |
附表3-2 归一化后平均净累加强度指标 |
附表4 累加强度指标下差异表达蛋白 |
附表5 平均累加强度指标下差异表达蛋白 |
附表6 平均净累加强度指标下差异表达蛋白 |
作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
致谢 |
(9)基于网络药理学的桃仁-红花联合叶酸抗冠状动脉粥样硬化作用机制的研究及其临床靶基因预测(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩略词表 |
前言 |
一、基于生物信息学冠状动脉粥样硬化的临床靶基因预测分析 |
1 资料与方法 |
1.1 数据收集 |
1.2 差异表达基因筛选 |
1.3 功能富集分析 |
1.4 蛋白质互作网络构建和模块分析 |
1.5 临床特征相关性分析 |
2 技术路线 |
3 结果与分析 |
3.1 分析差异表达基因 |
3.2 功能富集分析 |
3.3 绘制蛋白质相互作用图谱和模块分析 |
3.4 统计分析 |
4 讨论 |
4.1 阻塞性冠状动脉疾病的发展现状 |
4.2 基因测序技术的发展现状 |
4.3 基因芯片微阵列数据结果分析 |
4.4 泛素化与冠状动脉粥样硬化的关系 |
二、桃仁-红花联合叶酸抗冠状动脉粥样硬化作用机制的网络药理学研究 |
1 资料与方法 |
1.1 叶酸与桃仁-红花药对的成分获取和筛选 |
1.2 叶酸与桃仁-红花药对的靶点获取 |
1.3 冠状动脉粥样硬化相关基因获取 |
1.4 药物调控网络构建 |
1.5 重要模块与关键基因的筛选 |
1.6 功能富集分析 |
2 技术路线 |
3 结果与分析 |
3.1 叶酸与桃仁-红花药对的有效活性成分 |
3.2 叶酸与桃仁-红花药对有效活性成分的靶点 |
3.3 抗冠状动脉粥样硬化潜在靶点预测 |
3.4 药物调控网络的构建 |
3.5 重要模块与关键基因的筛选 |
3.6 KEGG和 GO功能富集分析 |
4 讨论 |
4.1 冠状动脉粥样硬化的研究现状 |
4.2 中医学对冠状动脉粥样硬化的认识 |
4.3 桃仁、红花药对抗冠状动脉粥样硬化的机制 |
4.4 叶酸抗冠状动脉粥样硬化的机制 |
4.5 网络药理学的研究进展 |
4.6 结果分析与讨论 |
三、总结 |
1 研究结论 |
2 创新性 |
3 本研究的不足与展望 |
参考文献 |
附录 |
附录一 文献综述 |
参考文献 |
附录二 硕士期间发表论文及参与科研情况 |
致谢 |
(10)参麦注射液抗肺癌的“扶正-祛邪”网络药理学机制研究(论文提纲范文)
摘要 |
英文摘要 |
英文缩略词表(Abbreviation) |
第一章 绪论 |
1 研究进展 |
1.1 网络药理学研究进展 |
1.1.1 网络药理学的概念 |
1.1.2 网络药理学的发展 |
1.1.3 网络药理学与新药研发 |
1.1.4 网络药理学的不足 |
1.2 网络药理学在中药领域的研究现状 |
1.3 参麦注射液抗肺癌的研究进展 |
2 研究目的与意义 |
第二章 材料与方法 |
1 服务器与软件 |
2 方法 |
2.1 参麦注射液成分的选择 |
2.2 参麦注射液靶标集合的构建 |
2.3 肺癌相关基因集合的构建 |
2.4 参麦注射液靶基因-肺癌基因关联网络构建 |
2.5 GO生物过程分析 |
2.6 KEGG通路分析 |
第三章 结果 |
1 参麦注射液主要活性成分 |
2 参麦注射液的潜在靶标 |
3 参麦注射液靶基因-肺癌基因网络 |
4 GO生物过程分析 |
5 KEGG通路分析 |
第四章 讨论与结论 |
1 讨论 |
2 结论 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历 |
四、基于基因本体论的生物信息个人数据库平台(论文参考文献)
- [1]基于生物信息学和网络药理学整合策略的人参平肺散干预特发性肺纤维化的机制研究[D]. 杨斓. 南京中医药大学, 2021
- [2]星蒌承气汤治疗急性缺血性卒中痰热腑实证机制研究[D]. 高强. 北京中医药大学, 2021(01)
- [3]多发性硬化脑组织基因与微环境免疫细胞浸润机制研究[D]. 张晓昀. 汕头大学, 2021(02)
- [4]基于并行加速技术的人类基因组CpG岛预测分析及可视化平台构建[D]. 戴子淳. 四川大学, 2021(02)
- [5]深海微生物来源Loonamycin抗三阴乳腺癌作用机制初探[D]. 薛佳兴. 中国人民解放军海军军医大学, 2021(09)
- [6]白藜芦醇抑制肾草酸钙结石形成及其机制的研究[D]. 王滕滕. 山东大学, 2021(11)
- [7]基于大样本RNA-seq数据的茶树基因共表达网络的统计建模及其应用[D]. 章瑞. 安徽农业大学, 2020(03)
- [8]基于蛋白芯片联合生物信息学分析技术筛选结直肠癌血清标志物及SVM诊断模型构建[D]. 崔明福. 吉林大学, 2020(08)
- [9]基于网络药理学的桃仁-红花联合叶酸抗冠状动脉粥样硬化作用机制的研究及其临床靶基因预测[D]. 李蒋凤. 湖北中医药大学, 2020(11)
- [10]参麦注射液抗肺癌的“扶正-祛邪”网络药理学机制研究[D]. 杨从影. 宜春学院, 2020(07)