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基本信息
- 項目名稱：
- 小G蛋白信號通路相關(guān)基因在大鼠肝再生中表達方式與作用分析
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 肝臟有重要功能和再生能力。部分肝切除后，殘肝細胞迅速進入細胞周期循環(huán)以補償丟失的肝組織，該過程稱為肝再生，涉及細胞激活、去分化、增殖及其調(diào)控、再分化、組織結(jié)構(gòu)和功能重建等生理活動，受到包括G蛋白信號通路在內(nèi)的多條信號通路調(diào)控。通常將G蛋白分為三聚體G蛋白和小G蛋白，小G蛋白又分為RAS、RHO/RAC/CDC42、RAB、RAN和SAR/ARF等5個家族，它們參與細胞的諸多功能調(diào)控。為在基因轉(zhuǎn)錄水平了解小G蛋白信號通路在大鼠肝再生中作用，本文用含369個上述信號通路基因的Rat Genome 230 2.0芯片檢測了大鼠2/3肝切除后基因表達情況，發(fā)現(xiàn)小G蛋白信號通路的138個基因與肝再生相關(guān)。在此基礎(chǔ)上，進一步分析了它們在肝再生中的表達方式與作用。
- 詳細介紹：
- 肝臟是人體重要的器官之一，有極強的再生能力。部分肝切除后，殘肝細胞迅速進入細胞周期循環(huán)以補償丟失的肝組織，該過程稱為肝再生。通常，根據(jù)時間進程將肝再生分為即刻早期（PH后0.5-4h）、早期（PH后6-12h）、中期（PH后16-36h）、晚期（PH后42-66h）和末期（PH后72-168h）等五個時期，涉及細胞激活、去分化、增殖及其調(diào)控、再分化、組織結(jié)構(gòu)和功能重建等生理活動，受到包括G蛋白信號通路在內(nèi)的多條信號通路調(diào)控。通常將G蛋白分為三聚體G蛋白和小G蛋白，小G蛋白又分為RAS、RHO/RAC/CDC42、RAB、RAN和SAR/ARF等5個家族。它們參與細胞的諸多功能調(diào)控，如RAS家族調(diào)節(jié)細胞生長和分化，RHO/RAC/CDC42家族調(diào)節(jié)細胞骨架形成調(diào)控肌動蛋白重組過程和參與MAPK激酶的細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，RHO/RAC/CDC42、RAB和SAR/ARF家族參與囊泡運輸，RAN家族參與核膜重建等。為在基因轉(zhuǎn)錄水平了解小G蛋白信號通路在大鼠肝再生中作用，本文用含369個上述信號通路基因的Rat Genome 230 2.0芯片檢測了大鼠2/3肝切除后基因表達情況，發(fā)現(xiàn)小G蛋白RAS、RHO/RAC/CDC42、RAB、RAN和SAR/ARF信號途徑的32、40、20、6和6個基因與肝再生相關(guān)，然后將系統(tǒng)生物學(xué)和生物信息學(xué)結(jié)合分析上述基因在肝再生中的作用。為進一步闡明肝再生中生理生化活動分子機制以及尋找肝病治療基因靶點提供了理論基礎(chǔ)。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的 在基因轉(zhuǎn)錄水平了解大鼠肝再生中小G蛋白信號通路相關(guān)基因的表達方式和作用。 基本思路 用搜集網(wǎng)站資料和查閱相關(guān)論文等方法獲得上述基因，用Rat Genome 230 2.0芯片檢測它們在大鼠肝再生中表達情況，用比較部分肝切除組與手術(shù)對照組中基因表達差異性確定肝再生相關(guān)基因。用系統(tǒng)生物學(xué)方法分析上述結(jié)果獲得小G蛋白信號通路相關(guān)基因?qū)Ω卧偕恼{(diào)控作用。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 本文從較長時間（PH后0.5h-7d）和較多恢復(fù)時點（共10個）入手，用大鼠全基因組芯片和生物信息學(xué)分析相結(jié)合的方法分析大鼠肝再生中小G蛋白信號通路相關(guān)基因的表達動態(tài)、模式以及作用。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 本文初步分析了小G蛋白信號通路相關(guān)基因在肝再生中的表達變化和作用，證實了它在肝再生的細胞增殖、細胞骨架形成和核膜重建等生理生化活動中起調(diào)控作用，為肝病的治療提供了眾多候選基因和理論基礎(chǔ)，具有重要的現(xiàn)實意義；同時還為探索與這些基因表達的蛋白功能失調(diào)相關(guān)的肝病的發(fā)病機制、尋找肝病診斷的新靶標(biāo)和新策略、設(shè)計和開發(fā)抗肝病藥物等奠定了理論基礎(chǔ)，具有重要的潛在應(yīng)用價值。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 為在基因轉(zhuǎn)錄水平了解大鼠肝再生中小G蛋白信號通路相關(guān)基因的表達方式和作用。本研究用搜集網(wǎng)站資料和查閱相關(guān)論文等方法獲得上述基因，用Rat Genome 230 2.0芯片檢測它們在大鼠再生中表達情況，用比較部分肝切除組和手術(shù)對照組中基因表達的差異性確定肝再生相關(guān)基因。初步證實上述基因中138個基因與肝再生相關(guān)。其中，肝再生即刻早期、早期、中期、晚期和末期等五個階段起始表達的基因數(shù)為39，9，60，17和13；基因總表達次數(shù)為58，50，158，162和96。它們共表達上調(diào)356次，下調(diào)168次，分為5種表達方式，表明肝再生中基因的表達變化復(fù)雜多樣。根據(jù)上述結(jié)果推測，小G蛋白信號通路促進肝再生中細胞生長、分化、骨架形成和囊泡運輸?shù)然顒印?/dd>
獲獎情況
- 該文章發(fā)表于核心刊物《科學(xué)研究月刊》（2008年第41期 第118-122頁），并被評為“優(yōu)秀論文”。
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
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同類課題研究水平概述
- 肝臟是機體重要的器官之一，具有極強再生能力。在肝臟受到損傷(外科切除、化學(xué)性或病毒性損傷)時，肝細胞迅速進入代償性增生。通常，人們根據(jù)時間進程將肝再生分為即刻早期(PH后0.5-4h)、早期(PH后6-12h)、中期(PH后16-36h)、晚期(PH后42-66h)和末期(PH后72-168h)五個時期。它涉及細胞激活、去分化、細胞增殖、細胞分化、細胞凋亡等諸多重要的生理生化活動過程，需要多基因、多蛋白和多條通路共同參與，受到包括小G蛋白信號通路在內(nèi)的多條信號通路的調(diào)控，是研究器官發(fā)生、發(fā)育的理想模型。 小G蛋白(small GTPases)是近年來細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究熱點，它是一類單體GTP結(jié)合蛋白，具有GTPase活性，分子量僅有21-30KD，被認為是多種細胞功能的分子開關(guān)。小G蛋白包括RAS、RHO、RAB、RAN和SAR/ARF等5個亞家族，每個亞家族在細胞中起著不同的調(diào)控作用。其中RAS家族調(diào)節(jié)酵母和哺乳動物細胞生長和分化；RHO家族調(diào)控肌動蛋白重組過程和參與MAPK激酶的細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程；RAB和SAR/ARF家族參與囊泡轉(zhuǎn)運過程；RAN家族在核孔位置調(diào)控蛋白和RNA分子的運輸過程。大量小G蛋白參與的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)還起著為G-蛋白偶聯(lián)受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、Ca2＋信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等信號通路解碼的作用，在真核細胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)中處于中樞位置。 目前，國內(nèi)外的學(xué)者多通過研究信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中關(guān)鍵的一個或多個基因或蛋白的表達變化來判斷它們在肝再生中的作用，而本文將整條小G蛋白信號通路作為研究對象，采用高通量生物學(xué)分析的Rat Genome 230 2.0基因表達譜芯片（Affymetrix公司, USA）檢測該通路相關(guān)基因在大鼠肝再生中表達變化，通過系統(tǒng)生物學(xué)和生物信息學(xué)方法分析檢測結(jié)果，旨在研究該通路在肝再生中的調(diào)節(jié)機制及其與其他信號通路的交叉反應(yīng)，有助于闡明參與肝再生的多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑及它們之間的“對話”關(guān)系，對研究肝再生中細胞增殖、分化、囊泡轉(zhuǎn)運等多種生理生化過程具有重要意義。并且為肝病的基因治療提供了大量候選基因和理論基礎(chǔ)，對于闡明肝病的發(fā)生機制和建立新的治療策略具有深遠意義。
