基本信息
- 项目名称：
- 基于基因芯片技术的牛磺酸对副溶血弧菌的作用机理研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 将现代分子生物学新技术—基因芯片转录谱技术进行中国传统中药牛黄的分子作用机理研究，分别涉及包括微生物学，中药学与分子生物学学科的不同专业领域的研究交叉，技术手段先进，对于探索我国传统中药的分子作用机理提供新的思路和方法，适合中药研究的临床前期实验，有着较强的现实意义。
- 详细介绍：
- 将现代分子生物学新技术—基因芯片转录谱技术进行中国传统中药牛黄的分子作用机理研究是本课题的一项创新。通过不同专业领域包括微生物学，中药学与分子生物学学科的研究领域的交叉，旨在探索一种研究我国传统中药的分子作用机理的新方法。牛磺酸是从中药牛黄中提取的有效成分，对糖、脂肪、蛋白质等物质代谢以及一些离子和微量元素的调节发挥着重要的作用。在副溶血弧菌寄生的海洋生物体内也存在丰富的牛磺酸资源，这些牛磺酸是否也被副溶血弧菌所利用以及如何利用，相关方面的研究还停留在刚刚起步阶段。我们根据上述情况，采用在改良的最小培养基中添加牛磺酸的条件，并采用不同的作用方式来模拟转录谱的变化分析。DNA芯片技术具有快速、高效、大规模和高通量的技术特点，其应用于基因表达分析，使得基因功能与表达调控的研究由针对单个基因和蛋白质逐步分析迅速转向大规模平行和快速连续分析，并且可以对海量的数据进行整合和比较分析。我们利用副溶血弧菌的全基因组DNA芯片的杂交方法进行体外条件的转录谱分析，发现了在添加牛磺酸后，副溶血弧菌整体基因代谢变化的规律，特别是掌握了在添加牛磺酸刺激的情况下，副溶血弧菌在蛋白质、含硫氨基酸和谷氨酸等代谢方面的规律。这有助于下一步结合已有生物信息学资源对这些海量的数据进行生物学解读，为副溶血弧菌的基因转录调控网络的构建和一些重要的毒力因子和功能分析研究提供了部分实验和理论依据。对于研究副溶血弧菌的发病机制有着较大的现实意义。本研究站在目前的前沿研究领域，不仅适合实验室的研究，而且适合临床推广，前景较为广阔。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 撰写目的：通过应用基因芯片转录谱技术对中药牛黄提取物牛磺酸作用副溶血弧菌的转录谱进行研究，揭示药物作用通路上的基因及其调控网络, 解析药物的分子作用机制以及获得牛磺酸作用的特征转录谱。基本思路：通过应用基因芯片技术对转录谱的研究，可以发现大量有差异表达的基因，获得与牛磺酸作用相关的基因群，筛选出其中起关键作用的基因。
科学性、先进性及独特之处
- 将现代分子生物学新技术—基因芯片转录谱技术进行中国传统中药牛黄的分子作用机理研究是本课题的一项创新。通过不同专业领域包括微生物学，中药学与分子生物学学科的研究领域的交叉，旨在探索一种研究我国传统中药的分子作用机理的新方法。
应用价值和现实意义
- 本研究的进行，将为进一步研发和使用中药进行疾病的治疗与预防提供科学的理论基础，为进行中药分子作用机理研究探索一种新方法。同时，为副溶血弧菌引发疾病的防治提供一定的理论和实践依据。
学术论文摘要
- 牛磺酸是从中药牛黄中提取的有效成分，对糖、脂肪、蛋白质等物质代谢和一些离子及微量元素的调节中发挥着重要的作用。在副溶血弧菌寄存的海洋生物体内也存在丰富的牛磺酸资源，这些牛磺酸是否也被副溶血弧菌所利用以及如何利用，相关方面的研究还停留在刚刚起步阶段。我们根据上述情况，采用在改良的最小培养基中添加牛磺酸的条件，并采用不同的作用方式来模拟转录谱的变化分析。 DNA芯片技术，具有快速、高效、大规模和高通量的技术特点，其应用于基因表达分析，使得基因功能与表达调控的研究由针对单个基因和蛋白质逐步分析迅速转向大规模平行和快速连续分析，并且可以对海量的数据进行整合和比较分析。我们利用副溶血弧菌的全基因组DNA芯片的杂交方法，进行体外条件的转录谱分析，发现了在添加牛磺酸后副溶血弧菌整体基因代谢变化的规律，特别是掌握了在添加牛磺酸刺激的情况下，副溶血弧菌在蛋白质、含硫氨基酸和谷氨酸等代谢方面的规律。这有助于下一步结合已有生物信息学资源对这些海量的数据进行生物学解读，为副溶血弧菌基因转录调控网络的构建和一些重要的毒力因子和功能分析研究提供了部分实验和理论依据。
获奖情况
- 2011年3月在南阳理工学院第八届“挑战杯”大学生课外学术科技竞赛中获得一等奖。
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1. Yang L, Zhan LJ, Han HH, He Gao, Guo ZB, Qin C, Yang RF, Liu XM, Zhou DS.The low-salt stimulon in Vibrio parahaemolyticus[J]. International Journal of Food Microbiology, 2010, 137：49-54. 2. Yang L, Zhou DS, Liu XM, Han HH, Zhan LJ, Guo ZB, Zhang LF, Qin C, Wong HC, and Yang RF. Cold-induced gene expression profiles of Vibrio parahaemolyticus: a time-course analysis[J].FEMS Microbiol Lett, 2009, 291(1):50–58. 3. 牛磺胆酸作用下副溶血弧菌全基因组比较转录谱的表达分析。杨雷，占玲俊，周冬生，郭兆彪，杨瑞馥，秦川[J].中国比较医学杂志, 2009,19(8): 1-4. 4. Zhan LJ, Han YP, Yang L, Geng J, Li YL, Gao H, Guo ZB, Fan W, Li G, Zhang LF, Qin C, Zhou DS, and Yang RF. The Cyclic AMP Receptor Protein, CRP, Is Required for Both Virulence and Expression of the Minimal CRP Regulon in Yersinia pestis Biovar microtus[J]. Infection and Immunity, 2008, 76: 5028–5037.
同类课题研究水平概述
- 目前，对副溶血弧菌进行的研究主要集中在日本和中国，在日本，主要涉及副溶血弧菌的遗传进化研究。在中国，主要研究机构为军事医学科学院微生物流行病研究所和中国疾病预防控制中心。军事医学科学院微生物流行病研究所的研究除了涉及采用分子生物学技术手段进行进化的研究分析，更重要的是采用基因芯片技术平台分析其发病机理，涉及如低温、低盐和酸性等胁迫条件下的基因转录变化以及毒力因子等基因转录调控网络。军事医学科学院微生物流行病研究所是目前世界上少数几个采用基因芯片技术平台进行副溶血弧菌发病机制的实验室之一。中国疾病预防控制中心在该领域的研究目前主要集中在流行病学调查分析领域。 本课题研究的指导者杨雷博士，其博士课题是在军事医学科学院微生物流行病研究所国家重点实验室完成的，课题的主要内容就是利用全基因组DNA芯片研究副溶血弧菌发病机制的基因转录调控网络。 现有的SCI及中文期刊数据库的检索记录表明，除了本研究小组和军事医学科学院微生物流行病研究所，尚未发现有其它实验室采用基于全基因组DNA芯片技术平台分析中药作用于副溶血弧菌的发病机理研究，截止目前，也尚未发现有其他实验室的相关方面的文献刊登。
