【摘 要】
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生物节律是一种由生物钟驱动的24小时周期性重复的内在活动,对于生物体在复杂多变的环境中生存至关重要,研究发现生物节律的紊乱与多种疾病相关。节律相关基因是调节生物
【机 构】
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中南大学生命科学学院医学遗传学国家重点实验室
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生物节律是一种由生物钟驱动的24小时周期性重复的内在活动,对于生物体在复杂多变的环境中生存至关重要,研究发现生物节律的紊乱与多种疾病相关。节律相关基因是调节生物节律的遗传学基础,其表达量随时间变化呈现波动趋势。高通量技术的发展使得利用生物信息学方法大规模挖掘节律相关基因的研究成为可能。方法:本研究通过系统生物学的方法分析死亡后人脑的全基因组水平基因表达量原始数据,使用Biocondoctor对数据进行预处理,通过WGCNA(weighted gene co-expression network analysis)算法进行共表达分析,得到了一组与已知的节律基因共表达的基因模块,对该模块的基因绘制基因表达量-死亡时间散点图,发现该组基因符合节律波动模式。利用DAVID(The Database for Annotation,Visualization and Integrated Discovery)的数据库对该组基因进行细胞组分、分子功能和生物过程三个层次的GO(Gene Ontology)注释和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路分析,发现该组基因具有转录调控等节律表达基因的相关功能。结果:本研究发现了一些新的节律相关基因,经KEGG分析结果显示,模块中的基因所涉及的通路主要有生物节律通路、基底转录因子(Basal transcription factors)通路、核苷酸切除修复(Nucleotide excision repair)通路、长时程抑制信号(Long-term depression)通路、MAPK信号通路(MAPK signaling pathway)和RNA降解(RNA degradation)通路等表达调控相关通路,表明该模块中的基因参与了细胞中基因的表达调控过程,具有表达调控的功能,同时证明其参与了生物节律的调控过程。结论:本研究是国际上首个系统研究节律共表达网络的研究,从系统生物学的角度构建了一种全新的节律基因共表达网络,对新的节律基因的发现以及调控机制的研究具有重要意义。
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