基因表達(dá)數(shù)據(jù)的集成、分析和可視化.pdf

1、隨著人類(lèi)基因組計(jì)劃的完成以及分子生物學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，基因組學(xué)的研究重心開(kāi)始從揭示生命的所有遺傳信息轉(zhuǎn)移到分子水平功能的研究上。生物信息學(xué)的研究重心也隨之由基因組序列轉(zhuǎn)移到序列生物學(xué)意義的研究上。在后基因組時(shí)代，生物信息學(xué)主要研究基因組編碼序列的轉(zhuǎn)錄、翻譯的過(guò)程和結(jié)果，著重分析基因表達(dá)調(diào)控信息，分析基因及其產(chǎn)物的功能。由芯片技術(shù)產(chǎn)生的基因表達(dá)數(shù)據(jù)包含了豐富的生物過(guò)程信息，這些信息在人類(lèi)疾病相關(guān)研究中有著重要的作用，基因表達(dá)與基因功能相

2、結(jié)合也成為研究基因調(diào)控機(jī)制的一個(gè)重要手段。如何有效地分析利用這些數(shù)據(jù)成為生物信息學(xué)研究的中心任務(wù)。 為了推動(dòng)基因組學(xué)的研究，我們實(shí)驗(yàn)室建立了基因表達(dá)調(diào)控信息集成數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(GRI)。目前GRI系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要是以基因調(diào)控信息為主；GRI系統(tǒng)提供了基因調(diào)控信息復(fù)合查詢工具和基因相關(guān)信息下載工具。為了更好地研究基因的功能，為相關(guān)領(lǐng)域的科研工作者提供數(shù)據(jù)挖掘和分析的平臺(tái)，本文將基因表達(dá)數(shù)據(jù)集成到GRI系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了基因表達(dá)數(shù)據(jù)和基因調(diào)控

3、數(shù)據(jù)的有機(jī)結(jié)合并提供了相關(guān)的工具。 基因表達(dá)信息主要包括：基因表達(dá)數(shù)據(jù)、基因表達(dá)數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)信息、基因表達(dá)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的探針信息，這些數(shù)據(jù)之間互相關(guān)聯(lián)，形成有機(jī)的整體。本文在研究了GEO、ArrayExpress等國(guó)際知名的基因表達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)和現(xiàn)有GRI系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，完成了基因表達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)的需求分析與設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)基因表達(dá)信息的集成，使之與GRI系統(tǒng)中的基因調(diào)控信息有機(jī)地融合到一起。本文實(shí)現(xiàn)了GkI系統(tǒng)中基因調(diào)控信息的智能更新；完成了基因表

4、達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，表達(dá)數(shù)據(jù)的獲取、分析和集成；實(shí)現(xiàn)了基因表達(dá)數(shù)據(jù)的可視化工作以及基因表達(dá)數(shù)據(jù)相關(guān)信息的查詢，為用戶提供了友好的查詢界面。 在完成GRI系統(tǒng)表達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)之后，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提取出基因表達(dá)相關(guān)的信息并集成到系統(tǒng)中。這是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，因此我們?cè)O(shè)計(jì)了基因表達(dá)數(shù)據(jù)分析集成程序，實(shí)現(xiàn)了基因表達(dá)信息自動(dòng)分析處理。同時(shí)，為了保證GRJ系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及時(shí)更新，我們采用智能代理技術(shù)，編寫(xiě)了程序，初步實(shí)現(xiàn)了基因調(diào)控信息地更新。

5、 在GRI系統(tǒng)現(xiàn)有查詢服務(wù)的基礎(chǔ)上，我們將基因表達(dá)信息查詢服務(wù)與現(xiàn)有的基因調(diào)控信息查詢服務(wù)有機(jī)地結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了基因調(diào)控信息和基因表達(dá)信息之問(wèn)的關(guān)聯(lián)查詢。同時(shí)，我們還詳細(xì)分析了國(guó)際知名網(wǎng)站可視化的設(shè)計(jì)。結(jié)合實(shí)際情況，采用了Servlet+Applet可視化方法，以柱狀圖和曲線圖兩種顯示方式實(shí)現(xiàn)了基因表達(dá)數(shù)據(jù)的可視化，使用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)所提供的信息有一個(gè)直觀的理解。用戶可以下載自己感興趣的信息作進(jìn)一步地分析。 GRI系統(tǒng)是一個(gè)

6、自主開(kāi)發(fā)研制的基因表達(dá)調(diào)控信息數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，它不是單純的國(guó)外數(shù)據(jù)庫(kù)的鏡像，而是一個(gè)能夠兼容不同數(shù)據(jù)，可以從不同數(shù)據(jù)源自動(dòng)下載和更新數(shù)據(jù)的集成系統(tǒng)。它有機(jī)地將基因調(diào)控信息和表達(dá)信息融合在一起，為科研人員提供了一個(gè)很好研究的平臺(tái)。GRI系統(tǒng)采用了先進(jìn)的Oracle以及Java的相關(guān)技術(shù)，具有很好的性能以及跨平臺(tái)能力；它友好的界面為用戶提供了不同數(shù)據(jù)間的關(guān)系查詢，為進(jìn)一步的分析奠定了良好的基礎(chǔ)。我們希望，GRI系統(tǒng)能成為生物信息學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的研究