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22周孕龄人胎肝转录组及SARS-CoV(BJ-01)基因组的生物信息学研究
中文名称: 22周孕龄人胎肝转录组及SARS-CoV(BJ-01)基因组的生物信息学研究
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论文编号: 3047402收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: Bioinformatics Study on Transcriptome of Human Fetal Liver Aged 22 Weeks of Gestation and Genome of SARS-CoV(JB-01)
学位类型: 博士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 细胞生物学
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 转录组 基因组 生物 生物信息学 人胎肝 表达序列标签 电子拼接 SARS-CoV(BJ-01) 基因预测 胎肝
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论文简介:研究目的:肝脏在人体生命活动中具有重要的生理功能,而4-6月孕龄人胎肝还是造血、免疫系统干/祖细胞的主要来源,并表达大量与细胞植入、定居、转移相关的基因。本文研究目的是借助生物信息学的工具,通过分析本室测定的人胎肝EST数据及来自公共数据库中的芯片数据,以了解人胎肝转录组特点,并通过分析为蛋白质组研究及基因功能研究打下良好的基础。 另外由于SARS爆发,为了解SARS-CoV所表达的蛋白质种类及它们的功能,促进蛋白质组鉴定工作,又开展了另一部分研究:即对SARS-CoV(BJ-01)进行基因预测,并推测所得蛋白质功能。 研究内容:首先通过EST预处理,获得人胎肝EST有效序列;其次对EST进行正确的聚类,得到EST丰度信息,并对EST进行鉴定;第三,对已知基因进行GO分类和KEGG分类,克服基因功能人为分类缺点,建立标准化的人胎肝表达谱;第四,通过对人胎肝已知基因数据与芯片数据进行比较,获得人胎肝的特点,并分析相关组织之间的关系;第五,对人胎肝功能未知EST进行电子拼接、验证,获得全长cDNA或完整ORF;第六,对未知基因进行功能推测,为基因功能研究打下基础;第七,建立人胎肝转录组数据库及蛋白质组质谱肽段鉴定体系;第八,对SARS-CoA(BJ01)进行基因预测及功能推测。 研究方法:第一,对人胎肝EST进行预处理,排除重复测序序列、外来序列、长度小于100bp的序列,确保后续分析序列为有效序列,并通过VecScreen程序去除载体序列,通过本地化repeat_masker程序去除重复序列;第二,比对NT数据库,根据分值不小于200并按照功能已知与否把EST分为功能已知和功能未知两类;第三,利用Blast比对UniGene数据库、DoTs数据库、MGC数据库和Twinscan所预测的人转录组数据库,获得较准确的EST丰度信息;第四,通过DAVID软件对功能已知基因进行GO分类,同时进行KEGG分类;第五,从芯片数据中选择相关的五种组织,通过DAVID对它们进行分析,获得人胎肝转录组特点,并通过层次聚类对五种组织的关系进行分析;第六,通过Phrap软件对未知EST进行电子拼接,并比对原始EST及四个转录组数据库进行验证,同时用ATGpr软件检验完整性和检出ORF,建立相应的蛋白质数据库;第七,对所获得的功能未知基因进行Prosite、Pfam、PSORT、SOSUI及电子基因定位等分析;第八,对于SARS-CoV(BJ-01)基因组,首先比较12种基因预测方法,然后选用启发式模型(Heuristicmodels)、基因鉴定(Geneidentification)、ZCURVE_CoV和ORFfinder四种方法来预测基因,然后根据使用的方法、BLAST分值、匹配预期值及已知基因与未知基因长度差异对预测ORF进行可信号度评价,最后用TMPred、TMHMM、Pfam和HMMTOP等进行结构域或模体分析对基因功能进行推测。 研究结果:通过对人胎肝cDNA文库中20282条EST预处理,获得了16674条有效序列,其中8097条EST(48.6%)(第Ⅰ组)为功能已知基因,4271条EST(25.6%)(第Ⅱ组)为功能未知基因,4306条EST(25.8%)(第Ⅲ组)为基因组序列、线粒体污染、细菌污染及重复序列。第Ⅰ组鉴定后分属于2483个功能已知基因,经GO分类,可分为425类,其中与代谢、生物合成、发育、细胞增殖、防御反应、吞噬、细胞迁移和造血相关的基因都有所体现,有的甚至达到较大的比例。同时也进行了KEGG分类。本室人胎肝与芯片中人胎肝数据相关系数达到0.994。芯片中五种组织(人胎肝、骨髓、肝脏、胸腺和淋巴结)比较表明:人胎肝中有关凝结作用、动态平衡、表观的基因表达调控、生物合成、能量通路、细胞迁移、病原菌反应及自然杀伤细胞介导的细胞溶解作用等基因比其它组织表达为多。层次聚类分析表明:胸腺与淋巴结关系最近,胸腺与骨髓以及肝与胎肝关系次之,胎肝与骨髓关系相对较远。第Ⅱ组鉴定后分属于2416个功能未知基因,经拼接后平均序列长度由原来的342bp增加到1682bp,有86.84%(2098)的功能未知EST得到了延伸。在2098个未知基因中,有1037(49.43%)个得到UniGene,DoTs,MGC和Twinscan结果的验证。预测推测的1921个蛋白质(氨基酸不少于30个)经Prosite分析得到277个轮廓(profiles)或模式(patterns),对其中数量较大的类进行了分析。对于SARS-CoV(BJ-01)基因组,共预测出34个ORF,排除NCBI及有关文献中完全相同或有微弱差别的13个,得到21个大于50个氨基酸的可能新基因,并就出现可能性分成了四类。 研究结论:⒈EST预处理及聚类结果表明高丰度基因较少,但包含的EST数相对较多;⒉通过EST鉴定,得到了相对较多的低丰度已知基因和未知基因;⒊对功能已知基因进行GO分类表明了人胎肝一些重要生理功能功能所对应的转录组特点;⒋5种组织比较表明:转录组人胎肝与肝脏比人胎肝与骨髓关系更近;⒌对于功能未知基因,在电子拼接的基础上,得到了1037个全长ORF序列,并进行了相应验证。同时得到了1379条本室所特有的未知基因;⒍构建了一个22周孕龄转录组数据库及蛋白质质谱肽段鉴定体系,鉴定效果较好;⒎对于SARS-CoV(BJ-01)基因组,通过排除NCBI和文献中提到的基因,获得了21个全新的SARS可能产生的基因,为SARS研究提供了新的素材。
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