基于生物信息学研究DAF-16靶基因延长线虫寿命的机制

Transcription factor DAF-16 (FoxO1 homologous) plays as a molecular switch in the regulation of C. elegans lifespan, when activated, capable of binding the DNA to start the expression of its target genes to extend the lifespan of C. elegans. It is an important issue to investigate DAF-16 target genes and their cooperation in aging. In this proposal, we intend to (1) collect experimentally validated DAF-16 target genes and then set up a database to help biologist's research work; (2) analyze the features of the target genes at multi-levels, including genomics, gene expression profile, protein interaction network and molecular pathways, then predict new DAF-16 target genes based on the features obtained; (3) explore cooperative relationship among DAF-16 target genes by comparing the longevity gene network with short-lifespan gene network, which will be constructed by combining gene expression profiles of DAF-16 active or inactive with protein interaction network. The results are expected to promote understanding the molecular mechanism of aging regulated by DAF-16.

转录因子DAF-16（FoxO1同源基因）是调控线虫寿命的分子开关，它在激活条件下能结合DNA启动靶基因表达，使线虫寿命延长一倍。寻找DAF-16靶基因，研究它们如何协同作用是重要的科学问题。本课题拟（1）收集整理已得到实验证实的DAF-16靶基因，建立数据库，方便生物学家的研究工作。（2）多角度分析收集的靶基因特征，包括基因组、基因表达谱、蛋白质相互作用网络和信号通路等方面，并基于这些特征预测新的DAF-16靶基因。（3）结合DAF-16在激活和失活条件下的基因表达谱数据和蛋白质相互作用数据，分别构建线虫长寿和短寿的相互作用网络，通过比较这两个网络的差别，探索DAF-16靶基因如何相互协同延长线虫寿命。预期结果可促进以DAF-16为中心的衰老分子机制研究。

(1)我们收集了转录因子FOXOs在各个物种中的直接靶基因，建立了数据库FOXODB(http:lyh.pkmu.cn/foxodb/)，该数据库为领域的科研人员提供了重要的参考；通过同源分析，我们找到了FOXOs的直接靶基因在线虫中的同源基因，共计107个；生物信息分析显示它们参与饮食限制的调控，可同时被GATA转录因子所调控，在蛋白质相互作用网络中处于重要的位置。文章发表在Oncotarget杂志，本人是第一作者和通信作者，本基金是唯一标注的基金。.(2)通过收集文献中的病毒ncRNA相互作用数据，我们建立了VIRBase数据库(http://www.rna-society.org/virbase)，该数据库是目前最为全面的病毒相关的RNA相互作用数据库，为研究病毒如何侵入细胞，打下了坚实的基础。文章发表在Nucleic Acids Research，本人是共同第一作者(排序第一)，标注了本基金。.(3)通过分析高血压相关基因的网络拓扑特征，功能注释特征和表型特征，我们开发了一个预测高血压基因的算法，并且预测了177个新的高血压基因。该工作为寻找新的高血压基因提供了新思路。文章发表在Hypertension杂志，本人是第一作者，共同通信作者，标注了本基金（排序第1）。.(4)通过分析假尿嘧啶化修饰位点的周围序列特征，我们发现不同的假尿嘧啶化修饰酶修饰不同的位点，在此基础上，我们开发了一个算法来预测假尿嘧啶化修饰酶识别的特异的位点， 是第一个同类算法。文章发表在Bioinformatics杂志，网址：http://lyh.pkmu.cn/ppus/,本人是第一作者，共同通信作者，标注了本基金（排序第一）。.(5)通过分析DNA 损伤修复基因的网络拓扑特征，我们开发了一个预测新的DNA损伤修复的算法，该算法是目前唯一的同类算法，方便了领域研究。该文章目前已经通过了初审，正在Scientific report进行第二轮审稿。本人是第一作者，通信作者，标注了本基金。