关键词： 鸡   松果体   昼夜节律   加权基因共表达网络分析  

摘要： 本次研究旨在探索白莱航鸡松果体基因在昼夜节律调控中的表达特征及其生物学意义。研究选取了在12 h光照/12 h黑暗周期中饲养的白莱航鸡,并在第10 d 24 h黑暗的情况下每隔4 h取样一次,获得其松果体基因表达的时间序列数据。利用R语言筛选周期性表达的基因,随后应用加权基因共表达网络分析(WGCNA)来识别表达模式相似的基因群体,并进行性状关联分析和功能富集分析,进一步用Cytoscape筛选与昼夜节律相关的枢纽基因。结果 rain算法筛选出周期性表达的基因,并利用WGCNA分析揭示了多种节律基因(AANAT、PER2、ROR1、ARNTL、CLOCK、PER3、CRY2、CRY1)等在松果体细胞中的表达模式,这些基因聚类到不同颜色的模块中,而且不同模块基因的表达模式存在显著差异,关联热图与富集分析也表明不同的生物学过程在一天中的不同时间被有序激活,揭示了它们在昼夜节律调控中的重要角色。此外利用Cytoscape的CytoHubba插件识别出的枢纽基因,进一步支持了这些发现。研究结果表明,松果体细胞在响应和调节昼夜节律方面具有高度的复杂性和动态性。

关键词： 抑郁症   双相情感障碍   昼夜节律通路基因   多态性  

摘要： 目的探究抑郁症和双相障碍患者昼夜节律通路基因多态性的差异,以为两者的鉴别诊断提供遗传学依据。方法前瞻性收集2012至2018年在东南大学附属中大医院住院的70例5年随访间一直诊断为抑郁症的患者(简称抑郁症组)和68例诊断为双相障碍的患者(简称双相障碍组)。选取昼夜节律通路基因单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)进行昼夜节律通路基因检测,分析每个SNP的基因型频率、等位基因频率和单倍型在抑郁症和双相障碍间的差异。结果基因型频率分析发现,2组患者中的PER1rs2253820、PER1rs2735611、PER3rs12566042、PER3rs17031614、PER3rs79372391基因型频率的差异有统计学意义[OR(95%CI)分别为2.386(1.173~4.854)、2.357(1.166~4.764)、0.351(0.176~0.703)、0.389(0.196~0.773)、0.389(0.196~0.773);均P<0.05];单倍型分析发现,CLOCK位点rs12505266、rs2272073、rs3817444、rs11133389和rs12505265构成的单倍型中,T-C-C-T-G单倍型在2组患者中的差异有统计学意义[OR(95%CI)=0.108(0.010~1.185),P=0.027]。结论昼夜节律基因多态性在抑郁症和双相障碍患者间差异具有统计学意义,携带PER1rs2253820TT、PER1rs2735611GG基因型是双相障碍的危险因素。

关键词： 昼夜节律   基因   皮肤   创面愈合  

摘要： 皮肤损伤后的愈合是多种细胞、细胞因子以及细胞外基质相互作用的动态过程,任何一个环节的异常都将影响创面愈合的速度和质量。昼夜节律是生物体内自发形成的周期性振荡循环,在维持内环境稳态和调控生理活动中发挥着重要作用。研究表明昼夜节律基因在创面愈合过程中扮演着关键角色。该综述总结了昼夜节律基因对创面愈合不同阶段的影响及其可能的作用机制,以期为创面愈合提供一个新的视角,并为制订更有效的难愈性创面的治疗策略提供理论依据。

关键词： 胡椒碱   肥胖大鼠   脂质代谢   昼夜节律  

摘要： 采用高脂饮食(high fat diet,HFD)诱导的肥胖大鼠模型,探究口服胡椒碱(1-piperoylpiperidine,PIP)对代谢紊乱引发生物钟异常的调控作用。结果表明,PIP减轻了HFD诱导的肝脏损伤,降低了血脂水平,缓解了肝脏生物钟和脂代谢基因的昼夜节律紊乱,恢复了与生物钟密切相关的脂质分子溶血磷脂酸(16:0_18:1)、双甲基磷脂酸(38:8e)、磷脂酰乙醇胺(16:0p_22:6)和甲基磷胆碱(32:4e)的表达水平变化。本研究结果可为PIP调节肝脏脂代谢昼夜节律提供一定的理论依据。

关键词： 昼夜节律   肺腺癌   机器学习   免疫微环境   单细胞分析   列线图  

摘要： 目的 探索昼夜节律基因与肺腺癌（lung adenocarcinoma,LUAD）的发生发展、预后及肿瘤微环境（tumor microenvironment,TME）之间的关系。方法 采用癌症基因组图谱数据，评估昼夜节律基因集在LUAD中的表达、拷贝数变异和体细胞突变频率。采用GO、KEGG和GSEA富集分析探索生物钟基因影响LUAD进展的潜在机制。通过Cox分析、LASSO回归、支持向量机递归特征消除和随机森林筛选特征昼夜节律基因并建立预后模型，并在此基础上构建列线图预测患者1、3、5年生存率。绘制Kaplan-Meier生存曲线、受试者工作特征（receiver operating characteristic,ROC）曲线和时间依赖性ROC曲线评价模型的预测能力，GEO外部数据集进一步验证了预测模型的预后价值。此外，我们还评估了预后模型与免疫细胞和免疫检查点基因的关联。最后，利用单细胞RNA测序（single cell RNA sequencing,scRNA-seq）分析探讨预后相关的特征昼夜节律基因与TME中不同免疫细胞群体之间的分子特征。结果 昼夜节律差异表达基因主要富集于cGMP-PKG信号通路、脂质与动脉粥样硬化和JAK-STAT信号通路等相关生物学过程。筛选出7个昼夜节律基因：LGR4、CDK1、KLF10、ARNTL2、RORA、NPAS2、PTGDS。根据中位风险评分（RiskScore），将样本分为高风险组和低风险组。与低风险组患者相比，高风险组患者表现出更不利的预后结局。免疫学特征分析显示，低风险组和高风险组之间的多种免疫细胞存在浸润差异。大多数免疫检查点基因在高风险组中的表达水平较高，并且RiskScore与CD276、TNFSF4、PDCD1LG2、CD274和TNFRSF9的表达呈正相关，与CD40LG和TNFSF15的表达呈负相关。通过scRNA-seq分析，RORA和KLF10主要表达于自然杀伤细胞。结论 基于7个特征昼夜节律基因的预后模型在预测LUAD的生存方面具有一定的预测价值。昼夜节律基因的表达失调可能通过影响TME来调控LUAD的发生、进展以及预后，这为之后从昼夜节律紊乱影响免疫细胞机制的角度寻找治疗LUAD的潜在策略提供了可能的方向。

关键词： 生物钟   BMAL1   节律性基因   代谢障碍相关脂肪性肝  

摘要： 哺乳动物在行为活动与生理功能层面表现出以24 h为周期的节律性变化,被称为昼夜节律,参与调控昼夜节律的内在机制则被称为生物钟。哺乳动物生物钟由存在于视交叉上核的中枢生物钟以及存在于大多数组织器官（肝脏、肾脏和肌肉等）的外周生物钟组成。在分子机制层面,生物钟系统的节律性振荡是由生物钟基因（Bmal1、Clock、Pers、Crys等）及其编码蛋白形成的正负反馈转录、翻译调控环路所决定的。此外,一些生物钟核心转录因子通过E-box、D-box或RRE等关键顺式作用元件调控大量下游生物钟控制基因的节律性表达,进而调节机体多项生理功能（代谢、生殖、免疫与激素分泌等）的节律性变化。肝脏是机体调节新陈代谢和能量稳态的重要外周器官。前期研究证据表明,位于肝脏组织的生物钟系统参与调控肝细胞的增殖、DNA损伤反应、迁移、凋亡、代谢以及免疫等多项生理功能,在肝脏代谢稳态维持过程中发挥重要作用。流行病学调查数据表明,非酒精性脂肪肝、肝硬化以及肝细胞癌（HCC）等代谢功能障碍相关脂肪性肝病（metabolic associated fatty liver disease,MAFLD）的发生与生物节律紊乱有关,但具体的分子机制尚不清楚。 本研究以Bmal1全身性敲除小鼠(Bmal1-/-)、Bmal1肝脏特异性敲除小鼠(L-Bmal1-/-)以及人Hep G2细胞系为研究模型,借助RNA-seq、Ch IP-seq、生物信息学软件、实时荧光定量PCR（q PCR）、真核表达载体构建、蛋白免疫印迹（Western blot,WB）、CCK-8实验和细胞划痕实验等技术手段,首先鉴定肝脏组织中生物钟直接或间接调控的节律性基因,进一步结合人类组织活检的公共数据库中人类非酒精性脂肪肝等肝脏疾病以及HCC的RNA-seq数据,对肝脏生物钟和HCC之间节点基因的功能进行预测、分析和验证,探究生物钟紊乱导致肝癌等脂肪性肝病发生发展的潜在机制。主要研究结果如下: 1.利用NCBI-GEO数据库中野生型（WT）小鼠的3组肝脏转录组数据集（GSE184303、GSE114400和GSE199061,每组数据集包含WT小鼠一个昼夜周期中6个不同时间点肝脏组织的测序数据）,通过R语言软件包Vennerable首先进行了基因的节律性分析。结果显示,三组数据集中共鉴定出536个呈现节律性表达的交集基因。进一步收集了CT条件下Bmal1-/-、L-Bmal1-/-及其相应对照组小鼠中的2个代表性时间点（CT2和CT14）的肝脏样本进行RNA-seq测序。通过R语言中的edge R包进行差异基因分析,分别筛选出Bmal1-/-与对照组（WT组）、L-Bmal1-/-与对照组（Floxp组）之间的差异表达基因（DEGs）,将上述获得的节律性基因集与测序结果分析得到的DEGs取交集,获得80个可能受BMAL1直接或间接调控的节律基因（BMAL1-regulated genes,BRGs）。GO和KEGG分析结果表明,BRGs显著富集于糖脂代谢、免疫反应和HCC等生理病理信号通路。为进一步验证鉴定结果,利用STRING和Cytoscape软件工具筛选出15个核心的BRGs,并从中选择8个核心BRGs（Nr1d1、Cry1、Gys2、Homer2、Serpina6、Slc2a2、Nmrk1和Upp2）,结合小鼠肝脏样本q PCR检测和BMAL1 Ch IP-seq数据的可视化分析,获取这些核心BRGs的表达模式。q PCR结果显示,8个核心BRGs在WT小鼠肝脏中均呈现昼夜节律性表达。与对照组小鼠相比,L-Bmal1-/-小鼠肝脏中8个所选BRGs的节律性表达完全丧失。并且除Cry1外,其余BRGs的m RNA表达量显著降低。利用R软件包Karyoplote R对BMAL1蛋白在核心BRGs基因组区域的结合峰进行了注释和可视化分析,并进一步结合JASPAR数据库进行了深入分析,结果显示BMAL1蛋白在6个时间点（CT0、CT4、CT8、CT12、CT16、CT20）均存在与8个核心BRGs基因组区域的结合峰,且呈现明显的昼夜节律性变化。 2.借助NCBI-GEO公共数据库中人类肝脏脂代谢异常相关疾病（单纯脂肪变性与非酒精性脂肪肝）和HCC的RNA-seq数据,整合分析了肝脏中BMAL1调控的节律性基因与MAFLD发生发展过程之间的联系。结果表明,从单纯脂肪变性到非酒精性脂肪性肝炎过程中,人类肝脏中的BMAL1 m RNA表达量呈现持续下降的趋势,且HCC患者肝脏癌症组织中BMAL1 m RNA表达量显著低于癌旁组织。进一步利用R包Vennerable和Up Set将上述BRGs与人类肝癌转录组数据集的DEGs进行联合分析,共获得2个BRGs,分别是Gys2和Upp2。此外,Gys2和Up