（生物化学与分子生物学专业论文）肝组织选择性基因及其转录因子的网络构建.pdf

博士学位论文 肝组织选择性基因及其转录因子 的网络构建 博士研究生：廖之君 指导教师：马文丽教授 郑文岭教授 摘要 随着人类基因组计划和人类基因组单体型图计划的完成，基因组学、转录 组学、蛋白质组学、代谢组学、相互作用组学和表型组学等各种组学的兴起和 蓬勃发展，生命科学研究已经跨入后基因组与系统生物学的崭新时代。系统生 物学使生命科学由描述式的科学转变为定量描述和预测的科学，她是在注重个 别基因和蛋白质的实验生物学基础上，从整个生物系统的角度整合研究所有基 因、所有蛋白质、所有组分的性质，以及在特定条件下这些组分间的相互关系。 高通量基因芯片技术的发展成熟和广泛应用，产生了海量的基因表达谱数据， 许多相应数据库也已建立，蛋白质组学相关技术的发展也汇聚了大量的生物大 分子相互作用信息。生物信息学为储存、处理、分析和整合这些庞杂的数据信 息提供了强大的技术平台。人类基因组中蛋白质编码基因的数量只有3 万左右， 序列占有量还不到整个基因组( 约3 , 0 0 0 ，0 0 0 ，0 0 0 b p ) 的2 ，而在这些蛋白编码 基因中，调节基因表达的反式因子( 又称转录因子) 占据了相当大的比例，约 3 0 0 0 左右。这些转录因子在调控基因表达时与d n a 、蛋白质等分子相互作用， 形成极为复杂的基因转录调控网络。 基因表达调控是生物体内基因表达的调节控制机制，是细胞中基因表达的 摘要 过程在时间、空间上处于有序状态，并对环境条件的变化作出适当反应的复杂 过程。基因表达的调控可在多个层次上上进行，包括基因水平( 基因结构的活 化) 、转录水平、转录后水平、翻译水平和翻译后水平的调控，其中转录水平尤 其是开始转录时的调控对基因表达起关键作用。真核细胞染色质是以核小体形 式存在，结构复杂，转录起始时r n a 聚合酶并不能单独识别结合启动子，这个 过程需要转录因子的协助完成。转录因子是指与基因调控序列结合并调控基因 转录的一类核蛋白，包含起始转录所需要的除r n a 聚合酶以外的任何一种蛋白 质组分，可分为基本转录因子、活化因子、协同活化因子和其它调节因子四类。 这里研究的是后3 类，统称为特异转录因子，依其作用的效果不同分为转录活 化因子和转录抑制因子2 种。转录因子可以识别r n a 聚合酶，也可以识别d n a 序列，也能与另一些转录因子结合，转录因子结合位点通常为基因的上游区域 中( 包含启动子区) 的一段特定的d n a 序列，这些序列本身并不执行任何功能， 只有当其被转录因子识别、结合后才能发挥作用，它们共同控制着基因的转录。 因此，转录因子和或基因之间形成复杂的转录调控网络。 大量基因表达谱数据分析表明，至少存在约几千个基因表达具有组织选择 性现象，其中约有3 6 6 个基因首先选择性高表达于肝脏及相关组织，对这些基 因进一步按功能分类，预期得到的基因集所具有的表达模式和功能，在很大程 度上与共调控基因相似，然后根据反向工程的原理，预测可能对这些基因进行 调控的转录因子，并构建转录因子和基因之间的转录调控网络，揭示各相关基 因间的主从和调控关系。 研究内容主要分为四个部分： 1 基因芯片数据挖掘概述。本章较详细介绍了基因芯片、储存基因芯片数 据的g e o 数据库、基因芯片数据的生物信息学分析、常用基因芯片数据挖掘软 件的应用等内容。详细介绍了一款适合基因表达谱数据分析的g e n e s i f t e r 软件， 以本研究所完成的v e l c a d e 影响k 5 6 2 细胞基因表达谱数据集和下载于g e o 数据 库的g s e 6 9 0 2 ( 电离辐射致人成纤维细胞损伤的全基因表达谱) 数据集为例介绍 博士学位论文 了数据挖掘流程，供生物学背景的科研工作者进行数据挖掘时参考。 2 肝组织选择性基因转录因子的预测分析。利用d a v i d 软件强大的基因功 能注释模块：根据基因本体词汇、蛋白质蛋白质相互作用、蛋白功能结构域、 疾病关联性、生物通路、基因表达、基因特征、同源性等4 0 多种注释分类体系， 实现基因的合理分类，先把组织选择性探针集( 包含9 7 种组织) 按照功能显著 性不同分为l o 大类，分别是细胞通讯、遗传相关、糖蛋白、k e g g 、膜蛋白、 金属结合蛋白、o m i m 、受体、信号转导、转录因子等共有l o 大类，与肝组织 相关的探针集按选择性高低又细分为2 3 类。包括：1 个细胞通讯类，4 个遗传 相关类，2 个糖蛋白类，5 个k e g g 类，2 个膜蛋白类，3 个金属结合蛋白类，1 个o m i m 类，1 个受体类，3 个信号转导类，1 个转录因子类，共2 3 类。假定 这些类基因集满足共表达并且共调控的前提条件，采用p r o m o s e r 软件提取各基 因转录起始位点上游5 0 0 个碱基序列，接着利用针对组织选择性转录因子预测 的m a x l a p s 程序和t f m e 软件预测这些基因集的转录因子，并结合s c o p e 软 件预测转录因子结合位点及分布，最后按照t r a n s f a c 真核转录因子数据库的 分类标准( 基于d n a 结合结构域相似性的分类体系) 对预测的转录因子进行了 归类。 将m a x l a p s 程序和t f m e 软件预测结果交叉合并，得到2 3 类基因集的转 录因子，各类基因集的转录因子数分布4 1 9 个，总数达8 5 个。这些转录因子 分属于经典的4 个超类中，分别是：碱性结构域超类( 2 5 个，占2 9 4 ) 、含锌配 位的d n a 结合结构域超类( 1 7 个，占2 0 ) 、螺旋转角螺旋超类( 2 7 个，占3 1 8 哟、 具有与小沟接触的b 骨架因子超类( 1 6 个，占1 8 8 ) 。为了观察这些转录因子 结合的d n a 调控元件在基因上游的位置分布，采用s c o p e 软件以图形直观显 示得分最高的1 0 个( 转录因子类6 个) 转录因子结合位点序列在各基因5 0 0 b p 区域的分布情况，经检验部分序列l o g o ，发现这些位点与预测的转录因子基本 相对应。总之，预测过程为先对共表达的组织选择性基因进行功能归类，再用3 款软件分别预测各功能类基因集的转录因子和转录因子结合位点，并且预测结 i i l 摘要 果相互间可以验证对应，这种方法确实可行，对肝组织选择性基因转录因子的 预测方法国内未见报道。 3 肝组织选择性基因转录调控网络构建的研究。随着网络节点数的增加， 相应的网络拓扑结构复杂度成指数倍增，因而，节点数必需适中。我们根据已 知基因基因关联度大小和转录产物的细胞分布位置不同，选择从胞外到核的6 类( 细胞间通讯1 类、受体l 类、信号转导3 类和转录因子1 类) 基因和预测 的转录因子来构建基因转录调控网络。先用3 款基因和或蛋白质之间相互作用 网络构建工具s t r i n g 、u n i h i 和b i b l i o s p h e r e 软件分别生成6 类的基因转录调 控网络，找出网络的核心节点，再综合构建总的基因转录调控网络，这些网络 主要在已有文献证据基础上生成。 细胞对刺激反应的过程一般可解释为胞外因子或者膜受体的信号，经过信 号转导级联途径传到核中，启动或关闭某些基因的转录。肝细胞的这一信息流 需要许多具有肝组织选择性功能的蛋白因子的协同参与，构建的含基因和转录 因子几n ，s p l ，h n f 4 a 等的复杂转录调控网络显示，这些转录因子参与肝组织 选择性基因集的调控过程。网络显示各基因分布呈功能聚集现象成簇，不 同的簇代表不同的功能基因群。经过功能聚类分析发现，细胞外( 包含胞膜) 的基因基本上可以分为3 - - 4 群，分别为参与补体激活信号基因集( 以补体成分 4 a “c 4 a 为核心) ，参与血液凝固信号级联基因集( 以凝血因子x “f 1 0 为核心) 和结合功能基因集( 以白蛋白“a l b ”为核心) ，其中结合功能基因 集包含了脂代谢( 以载脂蛋白b “a p o b 为核心) 有关的基因，构建的网络 反映了肝脏几种常见而且重要的功能：脂代谢网络，凝血和补体信号转导网络， 以及转录调控网络之间的复杂关系。本研究从系统水平体现出肝脏具有复杂的 生理功能，如果整合具体的肝病数据，该网络可潜在应用于肝脏在生理病理水 平发生变化时的分子机制预测。 4 肝组织选择性细胞通讯基因网络初步应用于未知基因的预测分析 应用b i o l a y o u t 能根据基因间的相似性( 如表达谱相似性) 将已知和未知基因 博士学位论文 蛋白质的关系以三维关系图的形式表示出来，帮助构建含有未知基因的l s c c 基因网络，通过进一步对网络成员进行聚类、文献挖掘分析，对未知基因 l o c 9 1 6 1 4 进行基因本体( g e n eo n t o l o g y , g o ) 、k e g g 通路、t r a n s f a c 转录因子 结合位点、保守结构域等分析。结果获得2 1 个节点含有6 个未知基因的l s c c 基因网络，聚类也显示各成员的基因表达关联较紧密，其中l o c 9 1 6 1 4 与a p o b 有密切关联，支持b i o l a y o u t 的结果；文献挖掘显示已知基因与肝组织、胞质、 血清、糖、脂、胰岛素、肝炎等关键词显著相关；g o 功能富集分析揭示l o c 9 1 6 1 4 具有细胞通讯、信号转导、细胞内信号级联的功能，大约有7 个t f b s 可对含 l o c 9 1 6 1 4 的靶基因集进行调控，推测l o c 9 1 6 1 4 产物可能分布于肝细胞的胞质 中，可能涉及肝脏的糖、脂代谢过程的调控，可能与肝组织的特异性细胞通讯 相关，l o c 9 1 6 1 4 这些功能可能依赖于d e p 保守结构域。 本研究在转录因子预测的假阳性率控制、功能相关的转录因子对应的d n a 顺式调控模块优化研究、以及预测结果的验证等方面值得迸一步深入研究与完 善。 关键词：组织选择性，肝；转录因子；转录因子结合位点；转录调控网络；预测 v 博士学位论文 n e t w o r k i n g l i v e r - s e l e c t i v eg e n e sa n d t h e i r t r a n s c r i p t i o nf a c t o r s n a m e ：l i a oz h i - j u n s u p e r v i s o r ：p r o f m aw e n l i p r o f z h e n gw e n - l i n g a b s t r a c t u p o nt h ec o m p l e t i o no ft h eh u m a ng e n o m ep r o j e c t ( h g p ) a n dt h eh u m a n g e n o m eh a p l o t y p em a pp r o j e c t ( h a p m a p ) ，l i f es c i e n c eh a se n t e r e di n t oan e we r ao f r e s e a r c h w eh a v ew i t n e s s e dt h er a p i dd e v e l o p m e n to fg e n o m i e s ，t r a n s c r i p t o m i c s ， p r o t e o m i c s ，m e t a b o l o m i c s ，i n t e r a c t o m i c s ，p h e n o m i c sa n ds of o r t h t h e s ed i s c i p l i n e s h a v et r a n s f o r m e dl i f es c i e n c ef r o md e s c r i p t i v eo n et ot h eq u a n t i t i v e l yd e s c r i p t i v ea n d p r e d i c t i v eo n e w eh a v es h i f t e d0 1 1 1 f o c u sf r o ms m a l ls c a l es t u d i e st oan e wp a r a d i g m b yi n t e g r a t i n ge v e r yp i e c eo fi n f o r m a t i o ni n t oaw h o l eb i o l o g i c a ls y s t e m t h e d e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fh i g h - t h r o u g h p u tg e n e - c h i pt e c h n o l o g yb r o u g h ta b o u t v a s ta m o u n t so fg e n ee x p r e s s i o nd a t a , a n dc o r r e s p o n d i n gd a t a b a s e sw e l ee s t a b l i s h e d t h ed e v e l o p m e n to fm a n yt e c h n o l o g i e sr e l a t e dt op r o t e o m i c sa l s op r o d u c e dh u g e a m o u n t so fi n f o r m a t i o n r e g a r d i n g t h es t r u c t u r e sa n di n t e r a c t i o n s a m o n g b i o - m a c r o m o l e c u l e s b i o i n f o r m a t i c sp r o v e di t s e l fa sap o w e r f u l t e c h n o l o g i c a l p l a t f o r mf o rs t o r i n g ，m a n a g i n g ，a n a l y z i n ga n di n t e g r a t i n gt h e s en u m e r o u sd a t a t h e n u m b e ro fp r o t e i n - c o d i n gg e n e si se s t i m a t e dt ob ea r o u n d3 0 ，0 0 0f o rt h ew h o l e h u m a ng e n o m e ，a n da c c o u n t sf o r2 - 3 o ft h ew h o l eg e n o m e 。a m o n ga l l p r o t e i n c o d i n gg e n e s ，t h et o t a ln u m b e ro ft h o s ee n c o d ef o rt r a n s c r i p t i o nf a c t o r si s e s t i m a t e dt ob ea b o u t3 0 0 0 t h e s et r a n s c r i p t i o nf a c t o r sc a ni n t e r a c tw i t hd n a ， p r o t e i nw h e nr e g u l a t i n gg e n ee x p r e s s i o nt h r o u g hav e r yc o m p l i c a t e dt r a n s c r i p t i o n r e g u l a t o r yn e t w o r k r e g u l a t i o no fe u k a r y o t i cg e n ee x p r e s s i o n i saf i n e l y - c o n t r o l l e d p r o c e s s c h a r a c t e r i z e db yi t ss p a t i o t e m p e r a lr e s p o n s et oc e l l u l a rn e e d sa n dt oe n v i r o n m e n t a l s t i m u l i g e n ee x p r e s s i o nc a nb er e g u l a t e da tm a n yl e v e l s ，i n c l u d i n ge p i g e n e t i c a l ， t r a n s c r i p t i o n a l ，p o s t - t r a n s c r i p t i o n a l ，t r a n s l a t i o n a la n dp o s t - t r a n s l a t i o n a l t r a n s c r i p t i o n r e g u l a t i o n ，i np a r t i c u l a rt r a n s c r i p t i o ni n i t i a t i o n ，p l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nr e g u l a t i n g g e n ee x p r e s s i o n i ne u k a r y o c y t e ，c h r o m a t i n , e x i s t sa sau l t r a s t r u c t u r ec o n s i s t e do f n u c l e o s o m e sa n do t h e rs t r u c t u r a lu n i t sn e e d e df o rs w i t c h i n go n o f ft r a n s c r i p t i o n r n ap o l y m e r a s e sa r en o ts u f f i c i e n tb yt h e m s e l v e s ，t r a n s c r i p t i o nf a c t o r sm u s tb e p r e s e n tt oa s s i s tt h e m t r a n s c r i p t i o nf a c t o r sb e l o n gt o ac l a s so fn u c l e a rp r o t e i n s c a p a b l eo fb i n d i n gt og e n er e g u l a t o r yr e g i o na n do fr e g u l a t i n gt r a n s c r i p t i o n t h e yf a l l i n t o4c l a s s e s ：b a s a lf a c t o r , a c t i v a t o r , e o a c t i v a t o ra n do t h e r s t h el a t t e r3c a l lb e f u r t h e rs u b d i v i d e d i n t ot r a n s c r i p t i o na c t i v a t o ro rt r a n s c r i p t i o ni n h i b i t o ra c c o r d i n g t h e i rf u n c t i o n a le f f e c t s t r a n s c r i p t i o nf a c t o r sc a ni d e n t i f ya n db i n dt or n a p o l y m e r a s ec o m p l e x ，d n as e q u e n c e so ro t h e rt r a n s c r i p t i o nf a c t o r s t h en o n - c o d i n g d n a s e q u e n c eb o u n db yt h e s ef a c t o r si su s u a l l yu p s t r e a mag e n e sc o d i n gs e q u e n c e t o g e t h e rv v i 廿ld o w n s t r e a mt a r g e tg e n e s ，t h e s et r a n s c r i p t i o nf a c t o r sf o r mav e r y c o m p l i c a t e dt r a n s c r i p t i o nr e g u l a t o r yn e t w o r kt oa c h i e v et h ef i n e s tr e g u l a t i o n p r e v i o u ss t u d yo ng e n ee x p r e s s i o nd a t ah a sr e s u l t e di ns e v e r a lt h o u s a n d so f g e n e sw h o s ee x p r e s s i o ni st i s s u e - s e l e c t i v e ，o fw h i c h3 6 6g e n e sp r e s e n th i g h e s t e x p r e s s i o ns e l e c t i v i t yi nl i v e r t h e s eg e n e sw e r ec l u s t e r e df u n c t i o n a l l yi n t og e n es e t s t h a tc a r lb et h o u g h ta sc o r e g u l a t e db a s e do ne x p r e s s i o n a la n df u n c t i o n a ls i m i l a r i t y 博士学位论文 b y v i r t u eo ft h er e v e r s ee n g i n e e r i n gp r i n c i p l e ，w ep r e d i c t e dt h e r e g u l a t i n g t r a n s c r i p t i o nf a c t o r sf o re a c hs e t o fg e n e s ，a n dt h u se s t a b l i s h e dt r a n s c r i p t i o n r e g u l a t o r yn e t w o r kt or e v e a lt h er e g u l a t o r yr e l a t i o n s h i p t h i st h e s i sc a nb ed i v i d e di n t of o u rp a r t s ： 1 a no v e r v i e wo ng e n ec h i pd a t am i n i n g t h i sp a r ti n t r o d u c e st h ec o n c e p to f g e n ec h i p ，g e n ee x p r e s s i o no m n i b u s ，b i o i n f o r m a t i c sa n a l y s i so fg c n ec h i pd a t aa n d t h ea p p l i c a t i o no fc o m m o n l yu s e dm i c r o a r r a yd a t aa n a l y s i ss o f t w a r e w eg i v et w o e x a m p l e st od e m o n s t r a t eh o w t ou s et h eg e n e s i f t e rs u i t et oa n a l y z ee f f e c t so f v e l c a d e t r e a t m e n to nt h eg e n ee x p r e s s i o np r o f i l e so fk 5 6 2l e u k e m i ac e l l s ( i n t e r n a ld a t as e o ， 硒w e l la se f f e c t so fi o n i z i n gr a d i a t i o nt og e n ee x p r e s s i o ni nh u m a nf i b r o b l a s t s ( d a t a s e tg s e 6 9 0 2f r o mg e o d a t a b a s e ) 2 p r e d i c t i v ea n a l y s i so fl i v e r - s e l e c t i v et r a n s c r i p t i o nf a c t o r s ( t f s ) f i r s t l y , g e n e s w e r ed i v i d e di n t of u n c t i o n a ls u b s e t s ( p r o t e i n - p r o t e i ni n t e r a c t i o n s ，p r o t e i nd o m a i n s ， d i s e a s ea s s o c i a t i o n ，b i o - p a t h w a y s ，g e n ee x p r e s s i o n , a 厨m e t r i x ，g e n eg e n e r a lf e a t u r e s ， p a n t h e rf a m i l y , h o m o l o g y , e t c ) b a s e do ng e n eo n t o l o g yc l u s t e r i n gb yd a v i d t e n s u b s e t sw e r ef o u n dt ob es i g n i f i c a n t l ye n r i c h e di nc e l lc o m m u n i c a t i o n , g e n e t i c a s s o c i a t i o n , g l y c o p r o t e i n ，k e g gp a t h w a y , m e m b r a n ep r o t e i n , m e t a lb i n d i n gp r o t e i n , o m i m ，r e c e p t o r , s i g n a lt r a n s d u c e r , t r a n s c r i p t i o nf a c t o r t h o s eg e n e sf o u n dt ob e l i v e r - s e l e c t i v ew e r ef u r t h e rd i v i d e di n t o2 3c l a s s e sa c c o r d i n gt ot h e i rg r a n u l a r s e l e c t i v i t yc l u s t e r i n g t h e s ei n c l u d ei c l a s si n c e l lc o m m u n i c a t i o n , 4i ng e n e t i c a s s o c i a t i o n , 2i ng l y c o p r o t e i n , 5i nk e g gp a t h w a y , 2i nm e m b r a n ep r o t e i n ，3i nm e t a l b i n d i n gp r o t e i n ，1i no m i m ，1i nr e c e p t o r , 3i ns i g n a lt r a n s d u c e r , ii nt r a n s c r i p t i o n f a c t o r b a s e do nt h ef u n c t i o n a la n dt r a n s c r i p t i o n a ls i m i l a r i t i e s ，w et h e na s s u m e dt h a t e a c hr e s u l t i n gg e n es e t sc o u l db er e g u l a t e db yas e to fm a s t e rr e g u l a t o r ss u c ha s t r a n s c r i p t i o nf a c t o r s ( t f ) 5 0 0 b ps e q u e n c e su p s t r e a mo fe a c hg e n ef r o mt r a n s c r i p t i o n 1 1 1 s t a r ts i t e s ( t s s ) w e r ee x t r a c t e du s i n gp r o m o s e rs o f t w a r ef o rt fb i n d i n gs i t e s ( t f b s ) p r e d i c t i o nb ym a x l a p s ( m a x i m u ml i k e l i h o o da n dl e x i c a la n a l y s i sf o rp r o m o t e r s e q u e n c e s ) a n dt f m e ( t f m a t r i xe x p l o r e r ) t h ep r e d i c t e dt f b sw e r ev a l i d a t e db y s c o p e s o f t w a r e f i n a l l y , t h ep r e d i c t e d t f sw e r ec l a s s i f i e d a c c o r d i n g t o t r a n s f a c st ft a x o n o m i c a ls y s t e mb a s e do nt h es i m i l a r i t yo fd n ab i n d i n g d o m a i n s a sar e s u l t , w eo b t a i n e dp r e d i c t e dt f si nc o m m o nf o r2 3c l a s s e sf i o mt w o p r e d i c t o r s ：m a x l a p sa n dt f m e t h e s et f so c c u p yat o t a lo f8 5b i n d i n gs i t e s 、析t l la d i s t r i b u t i o no f4 - 19s i t e s 儋e n e s e t t h e s et f sw e r ed i v i d e di n t o4c l a s s i cs u p e r c l a s s e s ， t h a ti s ，b a s i cd o m a i n s ( 2 5 ，2 9 4 ) ，z i n c c o o r d i n a t i n gd n a b i n d i n gd o m a i n s ( 17 ，2 0 ) ， h e l i x - t u r n - h e l i x ( 2 7 ，31 8 ) a n db e t a - s c a f f o l df a c t o r s 弼t 1 1m i n o rg r o o v ec o n t a c t s ( 16 ， 18 8 ) i no r d e rt ov i s u a l i z et h ep o s i t i o n a lb i a so fd n ar e g u l a t o r ye l e m e n t s ( i e t f b s ) c o r r e s p o n d i n gt oe a c ho f t h e s et f s ，d i s t r i b u t i o no ft h et o p10s i t e sp r e d i c t e d w i t h i nt h ep r o x i m a lp r o m o t e rs e q u e n c eo fe a c hg e n ew a ss h o w nb ys c o p es o f t w a r e s c o p e p r e d i c t e db i n d i n gs i t e sa r ef a i r l ys i m i l a rt ot h o s ep r e d i c t e db ym a x l a p sa n d t f m e t os u m m a r i z e ，c 0 e x p r e s s e dt i s s u e s e l e c t i v eg e n e sw e r ec l u s t e r e db y f u n c t i o n a lc a t e g o r i e s ，a n dt f sa n dt f b so fe a c hf u n c t i o n a ls u b s e tw e r ep r e d i c t e d r e s p e c t i v e l y 3 c o n s t r u c t i o no fl i v e r - s e l e c t i v et r a n s c r i p t i o nr e g u l a t o r yn e t w o r k w es e l e c t e d6 g e n e - s e t s ( i n c l u d i n g1 i nc e l lc o m m u n i c a t i o n ，ii nr e c e p t o r , 3i i ls i g n a lt r a n s d u c t i o n a n dii i lt r a n s c r i p t i o nr e g u l a t i o n ) a n dt h ec o r r e s p o n d i n gt f st oc o n s t r u c tt r a n s c r i p t i o n r e g u l a t o r yn e t w o r k sb a s e do nk n o w ng e n e g e n er e l a t i o na n dc e l l u l a rl o c a l i z a t i o n w e m e r g e dt h er e s u l t s e t so f3t o o l sf o r a n a l y s i so fg e n ea n d o rp r o t e i n - p r o t e i n i n t e m c t i o n - - - - - s t r i n c u n i h ia n db i b l i o s p h e r et og e n e r a t ean e t w o r kf o re a c hg e n e s e t ，r e s p e c t i v e l y t h e n ，ag l o b a lg e n et r a n s c r p f i o nr e g u l a t o r y n e t w o r kw a s c o n s t r u c t e du s i n ga l lg e n e sa n dt f s w ev a l i d a t e dt h eg e n e r a t e dn e t w o r k sb y 博士学位论文 l i t e r a t u r e sm i n i n g e x t e r n a ls t i m u l ic a nb ei n t e r c e p t e db ye x t r a - c e l l u l a rf a c t o r so rm e m b r a n e l e c e p t o r sa n dp o s s i b l yd e l i v e r e da ss i g n a l ( s ) t h r o u g hc e l l u l a rs i g n a lt r a n s d u c t i o n c a s c a d et ot h en u c l e u st ot u r no l l o f ft r a n s c r i p t i o no fc e r t a i ng e n e s t h i si n f o r m a t i o n f l o wi nl i v e rc e l l sr e q u i r e st h es y n e r g yo fm a n yf a c t o r si n c l u d i n g ，b u tn o tl i m i t e dt o t h o s es e l e c t i v et ol i v e rf u n c t i o n ar e g u l a t o r yn e t w o r kf o rt f sc o n s i s t i n go fj u n ，s p i a n dh n f 4 aw a sc o n s t r u c t e d m a n yo ft h e s et f sp a r t i c i p a t ei nt h er e g u l a t i o no ft h e l i v e r - s e l e c t i v eg e n e - s e t sa sw e l la so t h e r so re a c ho t h e r , a ss h o w nb yav e r yl a r g ea n d c o m p l e xg e n et r a n s c r i p t i o nr e g u l a t o r yn e t w o r kc o n n e c t i n gg e n e sa n dt f s m u l t i p l e g e n ec l u s t e r sc a nb ef o u n di nt h i sg l o b a ln e t w o r k g e n e s 谢t hs i m i l a rf u n c t i o n ( s ) t e n d t ob ec l u s t e r e dt o g e t h e r 3t o4c l u s t e r sa r ee n r i c h e di ne x t r a - c e l l u l a rs p a c ea n d m e m b r a n e ，i n c l u d i n gc o m p l e m e ma c t i v a t i o n ( r e p r e s e n t e db yc 4 a ) ，b l o o dc l o t t i n g c a s c a d e ( r e p r e s e n t e db yf 10 ) ，b i n d i n gf u n c t i o n ( r e p r e s e n t e db ya l b ) a n dl i p i d m e t a b o l i s m ( r e p r e s e n t e db ya p o b ) t h i sn e t w o r km i r r o r sl i v e r sm a n yf u n c t i o n s ： l i p i dm e t a b o l i s m ，c o a g u l a t i o n f a c t o r s s i g n a l i n gc a s c a d e , c o m p l e m e n ts i g n a l t r a n s d u c t i o n , a n dt h et r a n s c r i p t i o nr e g u l a t o r yn e t w o r k o u rr e s e a r c hr e v e a l e dt h e i n t r i c a t ep h y s i o l o g i c a lf u n c t i o no fl i v e rf r o mas y s t e m i cv i e w i fs p e c i f i cd a t ao fl i v e r d i s