GPB 2013年第3期Gene Regulatory Networks專刊內容簡介
2013年第3期Genomics, Proteomics & Bioinformatics(GPB)出版了Gene Regulatory Networks(GRN,基因調控網絡)專刊,由英國諾丁漢大學Matthew Loose博士、牛津大學Roger Patient博士以及我所方向東博士、雷紅星博士共同擔任Guest editors。基因調控網絡是指細胞內(或特定一個基因組內)基因和基因之間的相互作用關系所形成的網絡,具有進化保守性,在多種生物進程中發揮著重要的調節作用。對基因調控網絡的深入研究將有助于我們更好地理解生物基因組的復雜性。本期共發表文章8篇,包括4篇綜述、3篇研究性文章和1篇應用說明。
“ENCODE(Encyclopedia of DNA Elements)計劃”被認為是繼“人類基因組計劃”之后生命科學領域取得的又一重大進展,目的是鑒定人類基因組調控序列中所有的功能元件,編寫人類DNA的百科全書。在我所方向東博士的指導下,渠鴻竹博士主要就ENCODE計劃第二階段所獲得的研究成果進行了全面綜述。綜合這些研究可發現,許多調控因子都彼此相互關聯,并進一步形成網絡或三維結構來影響基因表達,且這些調控因子的序列突變與疾病相關,這為深入認識人類疾病的發生機制提供了新的廣闊資源。
增強子是與基因表達調控直接相關的DNA序列,隨著生物學技術的發展,增強子的全基因組序列已經可以測得,但調控因子的設計及它們如何與轉錄調控網絡在時空上進行連接還不太清楚。清華大學張奇偉博士與我所張治華博士研究組,利用ENCODE計劃獲得的最新數據,對目前預測活性增強子的計算學方法進行了綜述,并討論了將來可能的研究方向。
轉錄因子結合位點(transcription factor binding sites,TFBSs)是與轉錄因子結合的DNA序列,與轉錄因子相互作用調控基因的轉錄過程。美國農業部Agricultural Research Service的George E. Liu博士等利用生物信息學的方法,在牛基因組中鑒定了379,333個潛在的TFBSs,并驗證了它們的特異性。該研究為比較牛和其它哺乳動物的基因調控網絡差異的分析鋪設了道路。所有預測的結合位點均可在http://bfgl.anri.barc.usda.gov/BovineTFBS/或http://199.133.54.77/BovineTFBS上免費獲得。
眾所周知,心血管疾病(Cardiovascular disease, CVD)有著極高的發病率和死亡率,且與遺傳相關。研究表明,轉錄中介復合物在轉錄調控中起關鍵作用,美國University of Iowa的Chad E. Grueter博士就轉錄中介復合物的組成,以及它們對正常和病理條件下心臟發育和功能的影響進行了綜述,對研究者們尋找更好的診斷和治療疾病的方法提供了新的思路。
狼瘡性腎炎(Lupus nephritis, LN)是系統性紅斑狼瘡最嚴重的臨床表現,其發病機理包括表觀遺傳調控因素、環境因素等多方面原因。近年來,組學技術已廣泛應用于疾病相關基因突變的研究,美國University of Texas的Quan-Zhen Li博士與我所方向東博士研究組,綜述了利用基因組學和蛋白質組學方法來鑒定LN相關的生物學標記物方面的研究,這對了解LN的發病分子基礎、識別潛在藥物靶點及早期診斷治療有很大的促進作用。
研究復雜疾病的發病機制是一項重要的科學挑戰,為了構建人類疾病復雜的相互作用關系和調控網絡,美國University of California Davis的Yong Duan博士和我所雷紅星博士研究組,研發了一款新的基于網絡的可視化調控網絡工具——iBIG,包含蛋白質間相互作用數據庫、信號通路數據庫、轉錄因子靶基因預測、microRNA靶基因預測等。該工具簡單易操作,對疾病機制的研究十分有價值,可在http: //lei.big.ac.cn/ibig免費使用。
除上述有關基因調控網絡的文章外,本期也發表了另外兩篇文章。其中一篇關于反式作用小干擾RNA(Trans-acting small interfering RNAs,ta-siRNAs)和天然反義小干擾RNA(cis-antisense small interfering RNAs, cisnat-siRNAs),這是近年來新發現的兩類小RNA,其在植物中的作用還知之甚少。哥倫比亞Universidad Nacional de Colombia的Camilo López博士等利用生物信息學方法來鑒定這兩種sRNAs在木薯抵抗病原菌中的作用,通過序列互補性來預測sRNAs的功能,本研究在木薯免疫反應中sRNA的作用研究方面邁出了很大的一步。
最后,荷蘭University of Amsterdam的Mark K. Titulaer博士利用Orbitrap聯合X!Tandem質譜的全自動集成肽分析法尋找到了潛在血管生成生物標記物,并采用Peptrix在腦腫瘤樣本中進行了質譜分析。與之前的傅里葉變換離子回旋共振(Fourier transform ion cyclotron resonance,FT-ICR)及液相色譜肽分析方法相比,該集成方法將會發現更多的生物標記物蛋白,體現了明顯的優勢,但還有待進一步驗證。
以上文章全文可在GPB主頁(http://www.elsevier.com/locate/gpb)或ScienceDirect數據庫(www.sciencedirect.com/science/journal/16720229)中瀏覽下載,歡迎大家閱讀、引用。
另外,GPB在今年10月將出版“誘導多能干細胞”的專刊,由中科院動物研究所的周琪博士擔任Guest editor,已同意供稿的研究人員包括周琪、張孝兵(美國Loma Linda University)、應其龍(美國University of Southern California)、鄧宏魁(北京大學)、孫英麗(我所)、胡寶洋(中科院動物所)、趙同標(中科院動物所)、趙小陽(中科院動物所)、曾凡一(上海交通大學)、康九紅(同濟大學)和劉忠華(東北農業大學)。接受的稿件將以網上預發表的形式隨時在線更新(http://www.sciencedirect.com/science/journal/aip/16720229),供讀者免費下載和閱讀,歡迎大家關注并積極投稿。
附:本期目錄
Special Issue: Gene Regulatory Networks
Preface
Gene Regulatory Networks in the Genomics Era
Review
A Brief Review on the Human Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE) Project
Computational Identification of Active Enhancers in Model Organisms
Mediator Complex Dependent Regulation of Cardiac Development and Disease
Biomarker Profiling for Lupus Nephritis
Original Research
iBIG: An Integrative Network Tool for Supporting Human Disease Mechanism Studies
Identification of ta-siRNAs and Cis-nat-siRNAs in Cassava and Their Roles in Response to Cassava Bacterial Blight
Candidate Biomarker Discovery for Angiogenesis by Automatic Integration of Orbitrap MS1 Spectral- and X! Tandem MS2 Sequencing Information
Application Note
Identification of Candidate Transcription Factor Binding Sites in the Cattle Genome