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基于GEO芯片数据分析干旱胁迫下大麦关键差异基因

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分子植物育种 2024年

作者：贾祥张毅次仁央金西藏农牧学院植物科学学院

为了研究干旱胁迫下大麦叶片关键差异基因，通过检索GEO数据库中关于大麦干旱胁迫的相关芯片，利用GEO2R进行差异基因的筛选，在DAVID数据库中对差异表达基因进行GO功能注释，利用STRING数据库和Cytohubba软件构建差异基因蛋白互网络，... 详细信息

为了研究干旱胁迫下大麦叶片关键差异基因，通过检索GEO数据库中关于大麦干旱胁迫的相关芯片，利用GEO2R进行差异基因的筛选，在DAVID数据库中对差异表达基因进行GO功能注释，利用STRING数据库和Cytohubba软件构建差异基因蛋白互网络，并筛选干旱胁迫下关键差异基因。以芯片GSE128048中的GSM3660823、GSM3660824、GSM3660825、GSM3660826、GSM3660827和GSM366082等6个样本数据为研究对象，结果表明：共筛选出197个差异基因，其中68个上调，129个下调；GO功能注释表明，这些差异基因在过氧化氢酶活性调控、蛋白质转运、大分子有机物生物合成，分解过程、植物型细胞壁合成等方面显著富集；蛋白互作网络分析筛选出ycf3、ndhA、AOA287IKW9、AOA287EZS0、AOA287EB88等5个关键差异基因。研究结果可为深入研究大麦抗旱性分子机制提供一定的理论基础。

关键词：大麦(Hordeum vulgare) 干旱胁迫 GEO数据库差异基因

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眼睑基底细胞癌差异基因的筛选和分析

眼科新进展 2024年第6期44卷 454-457页

作者：杨俭伟宋丽华王娟张璐璐肖丽张宏彬刘立民刘延东河北省眼科医院眼科河北省眼科重点实验室河北省眼部疾病临床医学研究中心河北省邢台市054001

目的采用RNA测序技术对眼睑基底细胞癌差异基因进行筛选和分析。方法选取2021年7月至11月因眼睑基底细胞癌就诊于河北省眼科医院并行扩大切除及一期眼睑重建的患者6例,分别取切除的部分癌组织及修复缺损时修剪的癌旁正常组织各一块进行... 详细信息

目的采用RNA测序技术对眼睑基底细胞癌差异基因进行筛选和分析。方法选取2021年7月至11月因眼睑基底细胞癌就诊于河北省眼科医院并行扩大切除及一期眼睑重建的患者6例,分别取切除的部分癌组织及修复缺损时修剪的癌旁正常组织各一块进行研究。通过RNA测序技术进行建库测序。使用DESeq2软件设定P1为显著差异表达的阈值。鉴定出差异表达的基因。采用clusterProfiler软件对差异基因集进行GO功能富集分析和KEGG通路富集分析,进一步分析这些特异性基因的生物学意义。结果使用DESeq2软件进行癌组织和癌旁组织之间的差异表达分析,共筛选出1317个差异基因,其中在6例癌组织中表达上调的基因有906个,表达下调的基因有411个。GO富集分析结果中上调最显著的前30个差异基因主要富集于体液免疫反应、免疫球蛋白复合物、B细胞受体信号通路、细胞外基质、抗原结合、受体调节剂活性等方面。下调基因前10位在生物过程、细胞组成、分子功能层面主要与表皮发展相关。KEGG通路富集主要集中在黑色素生成通路及WNT信号通路、免疫相关信号通路等,相关基因通路有8个。根据基因上调的显著性由大到小,最终确定核心基因包括FZD2、PTCH1、WNT7B、TCF3、MMP-9、TEAD2。结论基底细胞癌的发生与各种通路相互影响和共同作用密切相关,各种高表达基因中,FZD2、PTCH1、WNT7B、TCF3、MMP-9、TEAD2在眼睑基底细胞癌患者组织中表达升高最显著,与眼睑基底细胞癌的发生和发展有密切关系。

关键词：基底细胞癌差异基因信号通路富集分析生物信息学

基于数据挖掘对前列腺癌预后有预测价值的差异基因筛选

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医学信息 2024年第1期37卷 16-21页

作者：郝晓明王玉杰新疆医科大学第一附属医院泌尿外科

目的通过数据挖掘筛选对前列腺癌总生存期（OS）及无疾病生存期（DFS）有预测价值的差异基因。方法通过挖掘GEPIA2数据库中与前列腺癌OS、DFS有关的基因以及肿瘤差异基因信息，探讨上调基因和下调基因与OS、DFS的关系，最后筛选出对... 详细信息

目的通过数据挖掘筛选对前列腺癌总生存期（OS）及无疾病生存期（DFS）有预测价值的差异基因。方法通过挖掘GEPIA2数据库中与前列腺癌OS、DFS有关的基因以及肿瘤差异基因信息，探讨上调基因和下调基因与OS、DFS的关系，最后筛选出对前列腺癌OS及DFS有预测价值的差异基因。结果共筛选出在前列腺癌差异表达的基因3005个，其中上调基因681个、下调基因2324个。与OS有关的基因497个，从中筛选出差异表达的基因63个，其中上调基因6个，下调基因57个，UBE2SP2、RP11-627G23.1、RPL7P23、TK1的上调和前列腺癌较低的OS有关，而RNA5-8S5和ELOVL2高表达的患者前列腺癌OS高于低表达的患者。与DFS有关的基因499个，从中筛选出差异基因184个，其中上调基因9个，C2、FUCA1、C9orf152表达上调的前列腺癌患者DFS较高，而TK1、CDC20、BIRC5、TOP2A、UBE2SP2、FAM223A高表达与较低的DFS有关，下调基因175个。UBE2SP2和TK1存在正相关，且高表达与较差的OS和DFS均有关。结论本次共筛选出15个与前列腺癌预后有关的上调基因，可为对前列腺癌OS和DFS有预测价值的基因靶点选择提供一定参考。

关键词：前列腺癌预后总生存期差异基因筛选

基于生物信息技术筛选肝硬化铁死亡相关差异基因与中药预测研究

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新中医 2024年第3期56卷 201-208页

作者：王雅欣刘汶吴颖宋思琦刘颖初宋瑾张会存首都医科大学附属北京中医医院北京100010 北京中医药大学北京100029 北京市中医药研究所北京100010

目的:采用生物信息技术筛选与肝硬化铁死亡相关的差异表达基因,并预测具有潜在治疗作用的中药及活性成分。方法:利用美国国立生物技术信息中心平台下的基因表达综合数据库(GEO)收集肝硬化患者基因表达数据集,应用R软件对数据集进行差异... 详细信息

目的:采用生物信息技术筛选与肝硬化铁死亡相关的差异表达基因,并预测具有潜在治疗作用的中药及活性成分。方法:利用美国国立生物技术信息中心平台下的基因表达综合数据库(GEO)收集肝硬化患者基因表达数据集,应用R软件对数据集进行差异化分析,获得肝硬化的差异表达基因集(DEGs);通过FerrDb数据库获得铁死亡相关基因(FRGs),采用蛋白质互作(PPI)网络分析筛选核心基因,并进行基因本体论(GO)及京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。通过Coremine Medical数据库查找核心基因对应的中药,通过检索中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)收集中药有效活性成分和筛选核心活性成分;使用分子对接验证核心基因与核心活性成分的结合能力。结果:共筛选到与肝硬化铁死亡相关差异表达基因67个,参与了单体代谢过程、细胞对压力的反应、含磷化合物代谢过程等,涉及p53信号通路、谷胱甘肽代谢、FoxO信号通路等,其中沉默信息调节因子1(SIRT1)、表皮生长因子受体(EGFR)、白细胞介素6(IL-6)、过氧化物酶体增殖活化受体α (PPARα)和核因子红细胞2相关因子2 (NFE2L2) 5个核心基因均在铁死亡通路中高度富集。TCMSP预测得到丹参、枸杞子、黄芩和赤芍等17种中药及β-谷甾醇、豆甾醇、槲皮素、山柰酚4种关键活性成分;分子对接显示,核心基因与关键活性成分结合良好。结论:丹参、枸杞子、黄芩和赤芍等中药含有的β-谷甾醇、豆甾醇、槲皮素、山柰酚成分可以通过调控SIRT1、EGFR、IL-6、PPARα、NFE2L2等靶点来调控铁死亡治疗肝硬化。

关键词：肝硬化铁死亡生物信息差异基因中药

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吉林大学学报（医学版） 2024年第1期50卷 178-187页

作者：宁敏琦何勇李秉枢黄国涛左晓虎赵芷晗韩武岳洪莉武汉大学人民医院妇产科湖北省盆底疾病临床医学研究中心湖北武汉430060

目的:通过生物信息学技术筛选与盆腔器官脱垂(POP)密切相关的衰老基因,并阐明关键基因潜在的临床意义和价值。方法:利用基因表达汇编(GEO)数据库以“pelvicorgan prolapse”为关键词检索下载数据集GSE53868和GSE151188获取POP相关基因。... 详细信息

目的:通过生物信息学技术筛选与盆腔器官脱垂(POP)密切相关的衰老基因,并阐明关键基因潜在的临床意义和价值。方法:利用基因表达汇编(GEO)数据库以“pelvicorgan prolapse”为关键词检索下载数据集GSE53868和GSE151188获取POP相关基因。从Aging Atlas数据库、CellAge数据库和人类衰老基因组资源(HAGR)数据库获取衰老相关基因,2组基因取交集得到POP相关衰老的差异表达基因(DEGs)。采用R 4.2. 1软件进行基因富集分析(GSEA)。采用注释可视化和集成发现(DAVID)数据库对DEGs进行基因本体论(GO)功能富集分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)信号通路富集分析,采用Cytoscape 3.9. 1软件构建蛋白-蛋白互作(PPI)网络,用cytoHubba插件筛选排名前10位的核心基因(Hub基因)。采用R软件CIBERSORT反卷积法分析22种免疫细胞在POP组和对照组患者中的浸润情况。采用LASSO回归算法进一步筛选关键基因,分析关键基因与免疫细胞浸润的相关性和诊断效能。结果:通过Aging Atlas、CellAge和HAGR数据库得到724个衰老相关基因,与POP表达谱取交集,提取到含624个基因的POP相关衰老基因表达矩阵,差异分析后得到29个POP相关DEGs,其中表达上调基因2个,表达下调基因27个。GSEA显示,上调通路主要是糖尿病和细胞衰老等通路,下调通路包括阿尔茨海默病和缺氧诱导因子1(HIF-1)信号通路等。GO功能富集分析主要富集于细胞对脂多糖的反应、炎症反应和细胞增殖的负向调节等生物学过程。KEGG信号通路富集分析主要是白细胞介素17 (IL-17)、肿瘤坏死因子(TNF)和核因子κB (NF-κB)信号传导途径。PPI网络分析得到白细胞介素6 (IL-6)、白细胞介素1B (IL-1B)、环氧合酶2 (PTGS2)和NF-κB抑制因子α (NFKBIA)等10个Hub基因。CIBERSORT反卷积法分析,中性粒细胞和活化的肥大细胞在POP组患者中浸润比例相对较大,且在相关性分析中活化的肥大细胞与大部分DEGs呈正相关关系(r>0.5),巨噬细胞与IL-1B呈明显正相关关系(r>0.6)。LASSO回归算法进一步筛选的10个关键基因中,Jun D原癌基因(JUND)、Snail同源物1 (SNAI1)、双调蛋白(AREG)、A型核纤层蛋白基因(LMNA)和超氧化物歧化酶2(SOD2)的诊断效能较高,受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)均大于0.750。结论:在衰老过程中,JUND、SNAI1、AREG、LMNA和SOD2基因可能通过炎症相关通路、转录调控、影响胶原蛋白分泌和代谢等多种途径参与POP病理生理过程,从而影响结缔组织支撑功能,促进POP的发生发展。

关键词：盆腔器官脱垂生物信息学差异基因富集分析

基于转录组测序解析干旱胁迫对祁连山黄参基因表达的调控

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干旱地区农业研究 2024年第3期42卷 68-79页

作者：张春梅祁世明闫芳赵刚宋海张喜峰陈叶河西学院农业与生态工程学院甘肃张掖734000 甘肃省河西走廊特色资源利用重点实验室甘肃张掖734000 河西学院生态与绿洲农业研究院甘肃张掖734000

以栽培2个月的黄参为试材,设置对照(土壤相对含水量70%~80%)和适度干旱胁迫(土壤相对含水量55%~60%)处理,利用高通量转录组测序BGISEQ-500平台,对测序结果进行基因功能注释、差异表达基因(DEGs,differentially expressed genes)筛选。... 详细信息

以栽培2个月的黄参为试材,设置对照(土壤相对含水量70%~80%)和适度干旱胁迫(土壤相对含水量55%~60%)处理,利用高通量转录组测序BGISEQ-500平台,对测序结果进行基因功能注释、差异表达基因(DEGs,differentially expressed genes)筛选。结果表明:(1)获得的68193条Unigene中,分别有34230(50.20%)、34170(50.11%)、31727(46.53%)、27701(40.62%)、27092(39.73%)和22793(33.42%)个Unigene分别被分配到NCBI非冗余蛋白(NR)、eggNOG(基因的进化谱系,Evolutionary genealogy of genes:Non-supervised Orthologous Groups)、基因本体(Gene ontology,GO)、Pfam(Protein family)、SwissProt(Reviewed protein sequence database)和KEGG(Kyoto encyelopedia of genes and genomes)六大功能数据库。(2)DEGs分析显示,黄参块状根和叶中分别有10674个和13402个DEGs;GO富集结果表明,根和叶中的DEGs功能部位中的分布基本一致,主要富集在生物过程、DNA的复制和翻译调控、氧化还原过程、蛋白质磷酸化、防御响应等;KEGG富集分析表明,根中DEGs显著富集在苯丙烷类生物合成、半乳糖代谢、半胱氨酸和甲硫氨酸代谢、淀粉和蔗糖代谢、植物-病原菌相互作用、植物激素信号转导等途径,叶中DEGs则主要富集在半乳糖代谢、淀粉和蔗糖代谢、苯丙烷类生物合成、戊糖、葡萄糖醛酸转换、植物激素信号转导等途径,说明淀粉和蔗糖代谢、半乳糖代谢、苯丙烷类生物合成途径、植物激素信号转导途径在黄参应对干旱胁迫中起重要作用。干旱胁迫影响黄参不同器官中差异基因的表达,为解析黄参耐受干旱的生物学途径、黄参药效成分的生物合成和分子机制提供了理论依据。

关键词：黄参干旱胁迫转录组学测序差异基因

m^(6)A相关基因在激素性股骨头坏死中的生物信息学分析

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中国组织工程研究 2024年第36期28卷 5811-5816页

作者：令狐熙涛桂佳琦梁卓智瓦庆德黄帅遵义医科大学第二附属医院骨外科贵州省遵义市563000 广州医科大学附属第二医院骨科广东省广州市510260

背景:m^(6)A修饰与股骨头坏死的发生发展相关,但在激素性股骨头坏死中的作用尚不清楚。目的:基于GEO数据库,采用生物信息学方法分析激素性股骨头坏死中表达差异的m^(6)A基因及互作miRNAs,探寻其潜在发病机制。方法:在GEO数据库中检索并... 详细信息

背景:m^(6)A修饰与股骨头坏死的发生发展相关,但在激素性股骨头坏死中的作用尚不清楚。目的:基于GEO数据库,采用生物信息学方法分析激素性股骨头坏死中表达差异的m^(6)A基因及互作miRNAs,探寻其潜在发病机制。方法:在GEO数据库中检索并下载与激素性股骨头坏死相关的mRNA表达谱数据集(GSE123568),通过R软件对数据集进行差异基因筛选及GO功能、KEGG通路富集分析。识别差异基因中的m^(6)A差异表达基因(m^(6)A-DEGs)并对其进行GO功能与KEGG通路富集分析,比较m^(6)A-DEGs的表达量并分析它们之间的相关性。最后通过Cytoscape构建m^(6)A-DEGs的PPI互作网络及筛选核心基因。使用TargetScan,miRTarBase和miRBD数据库预测m^(6)A-DEGs相关的潜在miRNAs,同时使用ChIPBase及hTFtarget数据库预测7个核心基因潜在转录因子,然后分别构建m^(6)A-miRNA与转录因子m^(6)A调控网络。最后使用数据集GSE74089验证7个核心m^(6)A-DEGs的表达水平。结果与结论:①从数据集中共筛选出2460个差异表达的基因,其中1455个上调,1005个下调。②从数据集中筛选出了14个m^(6)A-DEGs,包括3个下调和11个上调基因,m^(6)A-DEGs在激素性股骨头坏死中的表达具有显著差异(P基因包括YTHDF3,YTHDF1,YTHDF2,ALKBH5,METTL3,HNRNPA2B1及HNRNPC,它们在miRTarBase,miRDB和TargetScan数据库中共有44个miRNA重叠,在ChIPBase及hTFtarget数据库中共有79个重叠转录因子。⑤在GSE74089数据集中有6个核心m^(6)A-DEGs的表达水平与GSE123568数据集一致。⑥结果证实,根据生物信息学方法筛选的7个m^(6)A-DEGs可能通过调控多个miRNA、转录因子和AMPK及白细胞介素17信号通路表达,进而影响激素性股骨头坏死中骨髓细胞分化发育与破骨细胞分化,为进一步深入研究激素性股骨头坏死的发病机制和靶向治疗提供了数据支持和研究方向。

关键词：激素性股骨头坏死 m^(6)A甲基化微小RNA 转录因子生物信息学差异基因基因调控网络核心基因

激素性股骨头坏死中m6A相关基因差异性的鉴定

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中国组织工程研究 2024年第14期28卷 2159-2165页

作者：原天祎刘洪江杨增强卢兴宝麦麦提依不巴吉周治衡崔泳新疆医科大学第五临床医学院新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市830011 新疆医科大学第五附属医院骨科中心新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市830011

背景:已知m6A参与了多种疾病的发生与发展,研究推测其也参与了激素性股骨头坏死的病理改变,但m6A甲基化修饰在激素性股骨头坏死中的研究比较匮乏。目的:通过生物信息学的方法寻找m6A相关基因在激素性股骨头坏死中的差异性表达,并预测与... 详细信息

背景:已知m6A参与了多种疾病的发生与发展,研究推测其也参与了激素性股骨头坏死的病理改变,但m6A甲基化修饰在激素性股骨头坏死中的研究比较匮乏。目的:通过生物信息学的方法寻找m6A相关基因在激素性股骨头坏死中的差异性表达,并预测与其相关的miRNA,以进一步阐明m6A甲基化在激素性股骨头坏死中所发挥的作用和机制。方法:从GSE123568基因表达谱中分析激素性股骨头坏死与对照组差异基因的表达,通过R语言‘limma’包进行差异基因鉴定,并对差异基因进行功能富集分析。用R语言的‘ggstatsplot’包对相关基因进行差异性分析。通过GSE74089数据集对差异基因进行交叉验证。构建mRNA-miRNA调控网络。采用共表达分析对共表达模块进行聚类并对模块基因进行富集分析。采用ssGSEA方法对激素性股骨头坏死与对照组之间免疫细胞浸润的差异进行量化分析。结果与结论:①通过相关性分析发现13个m6A相关基因,进行PPI网络识别和受试者操作特征曲线进一步分析发现YTHDF2有望成为早期生物标志物的核心差异基因;②富集分析发现差异基因主要参与炎症反应和免疫应答,并与破骨细胞关系密切;③交叉验证分析2个数据集差异基因表达结果一致;④mRNA-miRNA调控网络分析发现YTHDF2与miRNA-27a呈负相关;⑤免疫浸润分析发现激素性股骨头坏死中免疫细胞浸润水平上升,YTHDF2与免疫细胞CD4^(+)T细胞的浸润程度呈正相关;⑥结论:m6A相关基因YTHDF2可以作为激素性股骨头坏死潜在生物标志物,对激素性股骨头坏死的早期临床诊断和治疗具有一定的价值;验证了YTHDF2与miRNA-27a呈负相关,且与CD4^(+)T细胞的浸润程度呈正相关,为激素性股骨头坏死的早期诊断和治疗提供新的思路,并为进一步阐明m6A在激素性股骨头坏死中发挥的作用机制提出新的见解。

关键词： m6A甲基化激素性股骨头坏死生信分析差异基因 YTHDF2 富集分析

紫花苜蓿不育系与保持系线粒体全基因组比较分析

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草地学报 2024年

作者：贾雪蔡回彩于澜李沛徐博吉林农业大学林学与草学学院

细胞质雄性不育（Cytoplasmic male sterility，CMS），它可以极大地减少人工去雄所带来的人工成本。本试验以紫花苜蓿(Medicago sativa L.)不育系MSGN-1A及其保持系MSGN-1B为试验材料，采用二代Illumina Hiseq测序技术结合三代PacBio... 详细信息

细胞质雄性不育（Cytoplasmic male sterility，CMS），它可以极大地减少人工去雄所带来的人工成本。本试验以紫花苜蓿(Medicago sativa L.)不育系MSGN-1A及其保持系MSGN-1B为试验材料，采用二代Illumina Hiseq测序技术结合三代PacBio测序技术，并以三代Naopore测序作为辅助进行gap补平，对2份材料的线粒体基因组测序后进行组装，并比较分析不育系和保持系的线粒体基因组结构和基因差异。结果显示紫花苜蓿MSGN-1A和MSGN-1B线粒体基因组大小分别为297 940 bp和310 534 bp，两份材料均注释到蛋白编码基因31个，tRNA基因分别为18个和17个，均注释到3个rRNA基因。不育系和保持系对比发现存在大量的SNPs和InDels，导致部分蛋白编码基因的编码产物发生变化。预测编码开放阅读框（Open reading frame，ORFs）分别为67个和71个，预测到不育系特有的ORFs为20个，其中8个含有跨膜结构域。最终筛选出atp8，nad4，rps3，ccmFn 四个蛋白编码基因和orf145a，orf135b两个ORFs，可能与紫花苜蓿细胞质雄性不育有关。

关键词：紫花苜蓿细胞质雄性不育线粒体基因组差异基因