基因芯片整合分析方法在癌症基因表达谱分析中的应用

上海大学硕士学位论文基因芯片整合分析方法在癌症基因表达谱分析中的应用姓名：朱煜申请学位级别：硕士专业：生物化学与分子生物学指导教师：郭景康20080501://://://://://://://://://://://://://://://://://://://基因芯片整合分析方法在癌症基因表达谱分析中的应用作者：朱煜学位授予单位：上海大学相似文献(10条)1.期刊论文吴元胜.范瑞强.陈红.黄咏菁.禤国维基因芯片技术分析SLE证候基因表达的初步研究-现代中西医结合杂志2003,12(16)目的用表达谱基因芯片筛选SLE差异基因,比较不同证型的基因表达的改变.方法各组均采集静脉血5mL,肝素抗凝备用.提取mRNA后等量混合,作基因芯片检测.结果共发现了涉及细胞因子及受体、免疫相关基因、细胞信号和传递蛋白、蛋白翻译合成、离子通道和运输蛋白、细胞周期蛋白、DNA和RNA结合、转录蛋白、细胞的外基质成分等16大类580条基因有显著差异表达;热毒炽盛型和阴虚内热型SLE大部分基因,特别是代谢相关基因表达具有一致性.结论SLE的发生是由多基因共同作用的结果,基因表达与证型的内在联系应在基因鉴定的基础上做进一步探讨.2.学位论文蔡伦基因芯片数据和基因表达分析2007基因芯片是生物学和生物医学中的一项革命,随着基因芯片技术的发展,产生了海量的基因表达的数据,而如何从海量基因表达数据中挖掘有意义的信息始终是一项巨大挑战.本文利用生物信息学分析方法和基因芯片实验技术,分别进行了编码基因的芯片数据的分析和非编码的ncRNA基因表达的研究工作.本文介绍了基因芯片的原理、应用、数据和数据分析的方法,并介绍了基因芯片和基因芯片数据的研究现状,提出本文研究的主要问题.首先,关于编码基因的大规模的基因芯片数据的积累,使利用基因芯片数据进行大规模网络分析成为可能,本文以酵母的编码基因的大规模芯片数据,验证由ChIP-on-chip实验数据构建的基因调控网络,并且通过寻找一致性子网结构进行从基因芯片数据推测基因网络的研究.其次,现有的基因芯片多被应用于编码基因表达的研究,利用基因芯片技术对非编码基因表达的研究并不多见,本文设计了联合芯片,同时检测mRNA和.ncRNA基因的表达量,对线虫中的短的ncRNA基因(500bp)的表达进行了系统的研究,并且系统检测了这些ncRNA的5'-端2,2,7-三甲基鸟苷的帽子结构.首先,本文首次利用大规模基因苡片数据评估基因调控网络数据.调控网络数据来自于大规模的ChIP-on-chip实验的基因组定位数据.在数据的处理过程中,如果转录因子的结合位点位于两个转录方向相反的基因之间,会存转录因子和两个基因之间建立两条调控关系,这样会在转录调控网络中引入一些假阳性的调控关系.针对这种情况,本文通过大规模的基因芯片数据,利用二次表达谱相关系数的方法对这类数据进行评估.评估的结果用基因功能的GO注释进行验证,有56﹪的被基因芯片数据验证的调控关系同时能被GO注释验证,这说明利用基因芯片数据验证转录调控关系的有效性,并提示同时结合基因芯片数据和GO注释数据进行调控关系的评估能得到更好的效果.38条已知转录调控关系大都同时被基因芯片数据和GO注释数据支持,这也进一步说明评估的有效性.从转录因子在染色体上结合位点的分析发现,离转录因子比较近的基因更容易受其调控.对可信度低的转录调控关系研究发现转录调控网是一个鲁棒的(robust)网络,这些转录调控关系的引入只是改变了网络的末端结构,而不影响整个网络的框架.第二,本文把寻找一致性子网的概念应用到了由基因芯片数据推测基因关系网络的研究.基因表达数据包含了基因之间的相互关系,从表达数据推测基因关系网络一直是个课题.许多以前的研究通过整合的基因芯片数据进行构建调控网络的研究,但是不能避免在不同的实验条件下,基因间的关系变化的情况.因此,通过整合的基因芯片数据推导的基因之间的关系有时无法反映特定条件下基因之间的关系.但是,可以通过整合的基因芯片数据推导出在各个条件下结构都保守的基因调控关系,这些调控关系可以更准确的反映基因之间的真实关系.本文提出了一个可扩展的高效算法,这个算法基于次序统计、min-hashing和locality-sensitive等统计学方法,从整合的基因芯片数据中发现一致性子网结构.本文考虑了一致性子网中变量两两之间的一致性统计意义上的相关性.结果显示,在一致性子网中,基因间的相关性强,并日稳定,这说明这些基因之间的关系紧密.很多一致性子网中的基因的GO注释富集于特定的基因功能GOterm中,说明这些类是有生物学意义的.第三、本文首次提出了检测mRNA和ncRNA表达的联合芯片,并分析了线虫中ncRNA基因的表达,以及ncRNA基因的表达与mRNA基因表达的关系.小的非编码ncRNA基因是在RNA水甲发挥生物功能的基因,在许多物种中已经发现了数百种ncRNA基因.本文系统的研究了线虫(Celegans)中除了microRNA之外的小ncRNA基因的转录谱.线虫的大量的ncRNA位于编码基因的内含子中,所以本文还分析了这些ncRNA和相关的宿主mRMA基因表达的相关性.通过能够同时检测ncRNA和mRNA水平的联合芯片发现,很多ncRNA在不同的发育条件和刺激下的表达是显著性变化的,即使是对于那些被认为是看家基因的ncRNA(例如,snRNA和snoRNA),这个结果说明这些ncRNA的表达在不同发育阶段或刺激条件下是受到调控的.对ncRNA和宿主mRNA表达的分析发现,那些有前端保守序列的ncRNA基因的表达水半远远大于其对应的mRNA的表达水甲.对于没有前端保守序列的ncRNA基因,虽然它们的表达和宿主基因之间有明显的相关性,但是在表达上也有惊人的独立性,特别是对于某些特定功能的基因.总之,联合芯片给出了关于ncRNA基因表达的一个全面、细致的图谱,可以被应用于其他物种的研究上.最后,利用ncRNA基因芯片和免疫沉淀技术,本文第一次系统的分析了线虫的ncRNA的5'-端2,2,7-三甲基鸟苷(m,3G)的帽子结构.在5'-端具有m,3G帽子结构的RNA通常有重要细胞功能的RNA,如snRNA等.本文利用免疫共沉淀和ncRNA的基因芯片,系统地检测了线虫ncRNA基因的m,3G帽子结构.所有在其他物种已发现的带有m,3G帽子结构的ncRNA都被检测到,这个结果说明了方法的有效性.与剪接相关的ncRNA家族,即SLRNA和SmYRNA,和8个C/D盒的snoRNA也有m,3G帽子结构.进一步分析发现,SLRNA、SmYRNA和U5sngNA具有更加保守的Sm蛋白结合位点(AAU,4-5GGA),与其他U系列的RNA的Sm蛋白结合位点略有不同.而13个具有m,3G帽子结构的ncRNA序列中没发现Sm蛋白结合位点,这说明在这些ncRNA中,Sm蛋白的结合并不是m,3G帽子结构成熟的必要条件.预测由RNA多聚酶Ⅱ转录的ncRNA大都有m,3G帽子结构,而由RNA多聚酶Ⅲ和通过内含子剪接的ncRNA-般没有m,3G帽子结构,这说明:m,3G帽子结构的形成和ncRNA的生物合成有关系.有m,3G帽子结构的ncRNA的表达水平一般大于无.m,3G帽子结构的.另外,有6个具有m,3G帽子结构的ncRNA没有被功能注释,本文的研究可以为它们的功能研究提供帮助.3.期刊论文赵健.王树成.陈蔚文.ZHAOJian.WANGShu-cheng.CHENWei-wen基因芯片检测人肺鳞癌和肺腺癌基因表达的异同-基础医学与临床2006,26(6)目的用基因芯片技术检测肺鳞癌和肺腺癌基因表达的异同.方法提取人肺鳞癌和肺腺癌组织及正常肺组织的RNA,分别用Cy5-dCTP或Cy3-dCTP标记,再与4096点基因芯片杂交,检测肺鳞癌和肺腺癌组织基因表达的异同.结果肺鳞癌和肺腺癌表达共同上调的基因17条,共同下调的基因19条;肺鳞癌表达显著高于肺腺癌的基因20条,显著低于肺腺癌的基因14条.结论多基因参与肺癌发病,基因芯片技术是肺癌基因表达检测的有效方法.4.学位论文王玉鹏基于基因芯片的基因表达模式分析2007基因芯片含有寡核苷酸探针或者cDNA探针，用来在一次实验中同时测量成千上万个基因的表达水平。基因表达模式分析系统(GEPS：theGeneExpressionPatternScanner)是一个在线的交互式基因芯片数据分析平台，可对基因表达谱进行相关性分析，相似性分析和特异表达分析。这些分析模式是利用空间几何，相关性分析的方法，系统地、全局地鉴定的，并且有图形化和量化显示。用户可以设置分析时的阀值。另外，为了更好地理解基因表达模式，我们从两个基因芯片数据库GEO和GNF下载了329205个非冗余的基因表达纪录，并提供给用户作为参考。GEPS的网址是：http：//bioinf.xmu.edu.cn/software/geps/geps.php.在GEPS的基础之上，我们构建了组织特异表达数据库(TSED：Tissue-SpecificExpressionDatabase)。TSED收集了4个公共基因芯片数据集，包含113个人类和小鼠的组织和3455个组织特异表达基因。TSED允许用户根据基因或者组织查询。TSED的网址是:http：//bioinf.xmu.edu.cn/databases/TSED/search.php.基因芯片另外一个重要应用是鉴定差异表达基因或者生物标识。差异表达基因常常是通过统计学方法来鉴定的，主要包括：倍数方法，t检验，F检验，SAM，规则t检验等。这些方法都有一定的局限，或者是假阳性率太高或者代表差异表达程度的变量不合适。我们提出了改进F检验和改进t检验，其原理是标准的F值和t值乘上它们各自的变异系数。用两组真实的芯片数据集进行测试，通过散点图分析和随机置换的方法评估假阳性率和假发现率，改进F检验和改进t检验具有一定的优良性能。将得到的差异表达基因按照生理功能分类，显示了一定的相关性和合理性。5.期刊论文张军科.桑春果.王跃进.张朝红.史江莉.粟霞.罗世杏.ZHANGJun-ke.SANGChun-guo.WANGYue-jin.ZHANGChao-hong.SHIJiang-li.SUXia.LUOShi-xing应用基因芯片检测中国野生葡萄抗白粉病基因表达-园艺学报2008,35(7)研究了利用Affymetrix的欧洲葡萄基因表达芯片检测中国野生葡萄基因表达的可行性,并检测了葡萄白粉病菌(Uncinularnecator)人工接种诱导48h后的基因表达情况.结果表明:该芯片可以在感病材料中检测出表达的基因11906个,抗病材料中检测到表达的基因11839个,在二者中同时检出表达的基因11839个,能够检出的基因数占该芯片基因探针组总数的71.3%,因此用欧洲葡萄基因芯片检测中国野生葡萄中基因表达水平是可行的;利用此芯片检测出在人工接种诱导后,抗病材料中和感病材料相比表达上调的基因共1920个,占检测出基因总数的16.21%;表达下调的基因数1760个,占检测出基因总数的14.87