应用生物信息学方法从低氧处理人动脉内皮细胞SAGE库中挖掘低氧反应相关新基因

论文摘要

低氧与许多生理和病理过程相关，目前我国死亡率前四名的心血管病、脑中风、肿瘤和呼吸系统疾病都直接或间接涉及机体低氧，研究生物体对低氧的反应机制具有重大意义。本研究利用生物信息学方法，从人大动脉内皮细胞（human aortic endothelial cells，HAECs）短期、持续低氧处理的SAGE库中，挖掘与低氧反应相关的新基因；用3D-PSSM和CDD（Conserved Domain Database）等软件预测新基因蛋白产物的功能；从中选择感兴趣的候选基因，对其进行进一步的生物信息学分析，最终确定对2个基因进行克隆。结果如下： 1、从人大动脉内皮细胞（human aortic endothelial cells，HAECs）短期、持续低氧处理8h的SAGE库中的40629个tags（12289 unique）中挖掘出998个与低氧反应相关的新基因。 2、用3D-PSSM和CDD等软件从998个与低氧反应相关的新基因中预测到369个蛋白产物有功能的新基因，根据功能将其分为14类，其中大部分与信号传导、基因的表达调控、细胞骨架和翻译后修饰有关。 3、选择了8个感兴趣的侯选基因，对其进行了进一步的生物信息学分析，最终选定了第1、4号2个基因进行克隆。 4、构建了第1号基因的鼠源序列的真核表达载体（pcDNA3.1／Myc-His（-）AMCS）；构建了第4号基因的人源和鼠源序列的真核表达载体（pcDNA3.1／Myc-His（-）AMCS），测序证明了序列的正确性。 5、用半定量RT-PCR方法验证第4号基因在低氧条件下人脐静脉内皮细胞ECV304中的表达变化情况，结果表明其表达水平的变化与SAGE库实测的变化基本一致。 本研究结果表明：SAGE库是发现新基因的宝库，我们可以用生信息学方法从中快速、高通量地寻找与低氧反应相关的新基因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 重要缩略语表
• 第一章 前言
• 第一节 低氧（hypoxia）研究
• 一、低氧研究的重要性
• 二、低氧信号通路国内外研究现状
• 三、目前低氧研究中有待解决的问题
• 第二节 基因表达系列分析方法（SAGE）
• 一、基因表达差异显示技术
• 二、基因表达的系列分析（SAGE）
• 第三节 生物信息学（bioinformatics）
• 一、什么是生物信息学
• 二、生物信息学的特点
• 三、网上生物信息学数据库资源
• 四、生物信息学方法在新基因克隆中的应用
• 五、总结
• 参考文献
• 第二章 从低氧处理人动脉内皮细胞SAGE库中挖掘低氧反应相关新基因
• 第一节 材料和方法
• 一、本研究中所使用的SAGE库
• 二、寻找低氧处理后发生了变化的tags
• 三、将tag转化为mRNA-source sequence
• 四、有功能的hypothetical genes的筛选
• 五、选择8个“有功能的”hypothetical genes进行生物信息学分析
• 第二节 结果与分析
• 一、“有功能的”hypothetical genes的筛选
• 二、8个候选基因的生物信息学分析
• 第三节 讨论
• 参考文献
• 第三章 基因克隆及基因在低氧条件下表达变化情况的验证
• 第一节 材料和方法
• 第二节 结果与分析
• 第三节 讨论
• 参考文献
• 第四章 结论
• 附录
• 附录一、预测为“有功能”的hypothetical genes的分类
• 附录二、常用生物信息学网站
• 致谢