传感器类型
综述或非传感器论文
检测对象
热应激(heat stress)、环境污染(environmental pollution);样品基质:地中海贻贝组织(鳃、性腺、足、消化腺)
检测原理
本文未构建人工传感器,其潜在生物指示原理为:环境热应激或污染物刺激固着生活的贻贝后,细胞热休克反应被激活;Hsp90 启动子区中的热休克元件(HSE)及转录因子结合位点(包括推测的 p53 结合位点)调控 Hsp90 等热休克蛋白基因转录。不同组织中 Hsp 基因表达谱发生变化,并通过 cDNA 微阵列(MyArray 1.0)检测;以 Pearson 相关系数(PCC>0.90)和 MCL 聚类构建共表达网络,从而将环境压力转化为基因表达模式变化。该过程不依赖电极或纳米材料信号放大,而是以转录调控和表达网络作为读出。
检测灵敏度
原文未报告
效应效果
原文未报告选择性、抗干扰、稳定性、重现性(RSD)、加标回收率或与 ELISA/HPLC/qPCR 等方法的直接对比。计算分析显示,在 3840 条 cDNA 序列中,547 个基因(14%)在四种组织中差异表达;推断网络含 3692 个节点和 57697 条边,聚类网络含 1719 个节点和 43286 条关联;Hsp 类网络含 174 个基因和 2226 条关联,占原网络基因的 4.5%。PCA 与双向聚类支持组织特异性和重复一致性。作者认为该结果可为热休克反应用于环境监测生物传感器提供分子基础。
传感器的构成
- 基底/换能器:无,原文未报道人工传感器基底或换能器材料
- 识别/响应元件:无,原文未使用传感识别元件;研究对象为 Hsp90 启动子区(Mghsp90 5' upstream region)
- 信号读出:无,原文未构建传感信号;采用 cDNA 微阵列(MyArray 1.0)表达谱与 PCC/MCL 网络推断
中文摘要
本文以固着生活的海洋软体动物地中海贻贝(Mytilus galloprovincialis)为对象,利用比较基因组学与网络推断方法,分析其 Hsp90 基因上游调控区的结构及组织特异性表达关联。序列比较显示,Mghsp90 的 5' 非编码区含有密集的转录因子结合位点,并包含一段与 Gamera 家族 LINE 样重复序列相似的区域和一个功能未知的属特异性元件,提示 Hsp90 转录受到复杂启动子元件调控。基于组织特异性表达数据,作者构建了基因共表达网络,并提取出由 174 个基因和 2226 条关联组成的 Hsp 类相关网络,该网络在鳃、性腺、足和消化腺等多种组织中呈现复杂表达模式。结果表明,贻贝属的热休克反应可能由出乎意料地复杂的上游调控区控制,并为将热休克过程用作环境监测生物传感器系统提供了新的方向。
英文摘要
The mechanisms of stress tolerance in sessile animals, such as molluscs, can offer fundamental insights into the adaptation of organisms for a wide range of environmental challenges. One of the best studied processes at the molecular level relevant to stress tolerance is the heat shock response in the genus Mytilus. We focus on the upstream region of Mytilus galloprovincialis Hsp90 genes and their structural and functional associations, using comparative genomics and network inference. Sequence comparison of this region provides novel evidence that the transcription of Hsp90 is regulated via a dense region of transcription factor binding sites, also containing a region with similarity to the Gamera family of LINE-like repetitive sequences and a genus-specific element of unknown function. Furthermore, we infer a set of gene networks from tissue-specific expression data, and specifically extract an Hsp class-associated network, with 174 genes and 2,226 associations, exhibiting a complex pattern of expression across multiple tissue types. Our results (i) suggest that the heat shock response in the genus Mytilus is regulated by an unexpectedly complex upstream region, and (ii) provide new directions for the use of the heat shock process as a biosensor system for environmental monitoring.