盤基網(wǎng)柄菌的比較基因組學(xué)初步研究.pdf

1、人類基因組全序列測序工作的完成具有劃時(shí)代的意義，標(biāo)志著基因組研究的新紀(jì)元已經(jīng)到來。通過比較基因組學(xué)的研究，一系列不為人知的基因組秘密呈現(xiàn)在人們眼前。本論文的研究工作將盤基網(wǎng)柄菌的13498個(gè)基因分別與8種模式生物全基因組蛋白序列進(jìn)行比較，力求揭示盤基網(wǎng)柄菌與不同生物基因組之間蛋白序列的同源性，為盤基網(wǎng)柄菌基因組的比較分析和菌物基因組的進(jìn)化研究提供新的分析方法和論據(jù)。 盤基網(wǎng)柄菌(Dictyostelium discoideum)

2、是真核生物中最簡潔的基因組之一，現(xiàn)已成為一個(gè)廣泛用于研究分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)中關(guān)鍵問題的真核模式生物。2005年2月，Nature發(fā)表了盤基網(wǎng)柄菌的全基因組序列，結(jié)果顯示其單倍體基因組大小為3.4×107bp，共6條染色體，(A+T)含量高達(dá)77.57％，編碼了約12500個(gè)蛋白質(zhì)，測序結(jié)果同時(shí)還證明了盤基網(wǎng)柄菌與真菌以及后生動(dòng)物之間具有更近的同源性。 本研究采用生物信息學(xué)方法進(jìn)行盤基網(wǎng)柄菌的比較基因組學(xué)研究。研究的全基因組數(shù)

3、據(jù)均來源于公共數(shù)據(jù)庫，采用了可在本地PC機(jī)上運(yùn)行的BLAST軟件作為研究的數(shù)據(jù)庫搜索程序，并建立了包括流感嗜血桿菌、大腸桿菌、釀酒酵母、秀麗隱桿線蟲、黑腹果蠅、擬南芥、小鼠、人等8種模式生物全基因組序列的本地?cái)?shù)據(jù)庫。對(duì)于BLAST的輸出結(jié)果，都是普通的純文本文件，人工閱讀和挑選所需信息，工作量極大，所以我們選擇了具有強(qiáng)大的文本數(shù)據(jù)處理能力的編程語言Perl，寫了Perl腳本程序來處理BLAST的輸出結(jié)果。 研究首先對(duì)盤基網(wǎng)柄菌與

4、8種模式生物的基因組序列特征進(jìn)行了比較，結(jié)果如下： 1.本文中從細(xì)菌基因組到盤基網(wǎng)柄菌基因組再到人類基因組，其基因組大小逐漸增大，顯示出生物體的復(fù)雜性與基因組的C值呈線性關(guān)系。 2.本文中與基因組C值矛盾一樣，基因數(shù)量與生物體復(fù)雜性呈非線性關(guān)系。 3.從基因組的(G+C)含量角度講，盤基網(wǎng)柄菌基因組中的(G+C)含量是最低的，為22.43％，比人類的還要低17.87％，與進(jìn)化順序相悖，這可能與生物中編碼序列的比例

5、有關(guān)；同時(shí)也可能與模式生物的密碼子第三位堿基選擇有關(guān)。 4.盤基網(wǎng)柄菌的基因間距較小的基因組(相對(duì)于小鼠和人類基因組基因間距)重組率不是很高，具有較高的基因遺傳穩(wěn)定性。 5.推測盤基網(wǎng)柄菌為適應(yīng)進(jìn)化所需要的蛋白多樣性是通過較小基因的重復(fù)產(chǎn)生的。 6.內(nèi)含子大小直接決定基因的長度。 然后通過將盤基網(wǎng)柄菌的13498個(gè)已知基因分別與8個(gè)模式生物的蛋白質(zhì)組比較分析，結(jié)果顯示盤基網(wǎng)柄菌與流感嗜血桿菌蛋白組的同源性