鎳離子細胞毒性差異表達基因生物信息學(xué)分析.pdf

1、本論文的研究目的之一是在實驗室前期對100μmol/L和200μmol/L兩種濃度的鎳離子細胞毒性基因表達芯片實驗的基礎(chǔ)上，采用生物信息學(xué)的分忻方法，對鎳離子細胞毒性基因表達芯片實驗數(shù)據(jù)進行分析，從基因組水平上探索Ni<'2+>離子對細胞毒性的分子機理，評價其分子生物相容性。分析的對象是100μmol/L和200 μmol/L兩種濃度的鎳離子作用小鼠結(jié)締組織成纖維細胞(L929)前后的基因表達譜實驗數(shù)據(jù)，利用 Cluster & Tre

2、eView軟件對基因表達數(shù)據(jù)進行樣本和基因聚類，將聚類結(jié)果按表達模式分類，詳細描述各類基因表達變化；利用基于 GO (Gene Ontology)基因功能分類體系的(GoSurfer軟件，將差異表達基因進行功能分類，通過差異表達基因的富集程度來尋找實驗條件相關(guān)的基因功能類；利用IngenuityPathway Anatysis(IPA)分析平臺對差異表達數(shù)據(jù)進行基因作用網(wǎng)絡(luò)和路徑分析，結(jié)合文獻知識探討Ni<'2+>離子對細胞的分子毒性機

3、理。研究目的之二是探索研究生物材料與機體相互作用的機理的新途徑，為建立基于基因表達芯片技術(shù)的生物材料相容性評價的新方法打下基礎(chǔ)。 本論文的具體工作如下： 1．整理100 μmol/L和200μmol/L兩種濃度的鎳離子細胞毒性基因表達芯片實驗的實驗數(shù)據(jù)，篩選出每個實驗組在兩次實驗中均差異表達、表達趨勢一致且有基因標識的基因。統(tǒng)計100 μmol/L和200 μmol/L兩種濃度的鎳離子分別作用細胞12h、24h、48h和

4、72h的差異表達基因，分析差異表達數(shù)據(jù)的變化趨勢，并對兩個濃度各實驗組的差異表達數(shù)據(jù)進行比較，對鎳離子可能導(dǎo)致的差異表達情況趨勢的變化進行簡單討論。 2．運用Cluster & TreeView軟件對差異表達數(shù)據(jù)進行聚類分析，首先對200 μmol/L鎳離子作用細胞12h、24h、48h和72h發(fā)生差異表達的2439個基因進行層次聚類分析，200μMNi<'2+>處理48h實驗組與72h實驗組的基因表達差異情況最相似，可能說明了

5、在200μM Ni<'2+>處理48h，72h或更長的時間大量基因的表達有一定的相似性。并且將聚類結(jié)果按表達模式分類，詳細描述各類基因表達變化情況。接著又對100 μmol/L 和200 μmol/L 兩個濃度Ni<'2+>作用細胞所有發(fā)生差異表達的基因(2998個)進行聚類分析，200μM-12h組與100μM-12h組兩個實驗組被聚類在一起，說明這兩個實驗組的差異表達狀況相似，可能也說明在短時間內(nèi)細胞對這兩個濃度Ni<'2+>的應(yīng)激

6、響應(yīng)過程類似；100μM-24h組和100μM-48h組聚類在一起，這兩個實驗組的差異表達情況相似，可能說明100μM時24h和48h基因的差異表達在這兩個時間段內(nèi)保持延續(xù)；200μM-48h組和200μM-72h組聚類在一起，和單獨分析200μM實驗組是的聚類結(jié)果一致，說明這兩個實驗組的基因表達情況很類似。 3．采用基因功能分類軟件GoSurfer，依據(jù)GO(Gene Ontology)體系進行差異表達基因的功能分類，通過基因

7、在給分類中的富集情況分析與差異表達基因相關(guān)的功能類。分析結(jié)果顯示在細胞過程、應(yīng)激、發(fā)育、生理過程、生物過程的調(diào)節(jié)、結(jié)合、信號傳導(dǎo)活性、轉(zhuǎn)錄調(diào)控活性、運輸活性、催化活性等功能類中有較多的差異表達基因出現(xiàn)。 4．利用JPA(Ingenuity Pathway Analysis)分析系統(tǒng)，分析100μM和200μM Ni<'2+>處理細胞的八個時間組所有發(fā)生過差異表達的基因，生成基因網(wǎng)絡(luò)100個。詳細討論前9個基因網(wǎng)絡(luò)。通過對調(diào)控網(wǎng)絡(luò)