盤基網(wǎng)柄菌的比較基因組學初步研究.pdf

1、人類基因組全序列測序工作的完成具有劃時代的意義，標志著基因組研究的新紀元已經(jīng)到來。通過比較基因組學的研究，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個基因分別與8種模式生物全基因組蛋白序列進行比較，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)已成為一個廣泛用于研究分子生物學和細胞生物學中關(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77.57％，編碼了約12500個蛋白質(zhì)，測序結(jié)果同時還證明了盤基網(wǎng)柄菌與真菌以及后生動物之間具有更近的同源性。 本研究采用生物信息學方法進行盤基網(wǎng)柄菌的比較基因組學研究。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機上運行的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數(shù)據(jù)庫。對于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。 研究首先對盤基網(wǎng)柄菌與

4、8種模式生物的基因組序列特征進行了比較，結(jié)果如下： 1.本文中從細菌基因組到盤基網(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個已知基因分別與8個模式生物的蛋白質(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