隨著蛋白質(zhì)組學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器和技術(shù)方法的不斷進(jìn)步,蛋白質(zhì)組學(xué)進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時(shí)代。蛋白質(zhì)組學(xué)的大數(shù)據(jù)為解讀生命奧秘,深入了解疾病機(jī)制,精準(zhǔn)醫(yī)療提供了大量的數(shù)據(jù)和知識(shí)來源。然而伴隨著蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展,蛋白質(zhì)組學(xué)產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)對(duì)傳統(tǒng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室也帶了新的挑戰(zhàn):在數(shù)據(jù)管理方面,目前尚缺乏一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)管理平臺(tái);在數(shù)據(jù)處理方面,需要大量人力和計(jì)算能力來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理;在數(shù)據(jù)分析方面,缺乏對(duì)應(yīng)的生物信息學(xué)分析工具和數(shù)據(jù)挖掘工具。為了解決上述問題,本研究基于Galaxy工作流平臺(tái)的框架建立了一個(gè)基于云平臺(tái)的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)Firmiana。該系統(tǒng)主要由元數(shù)據(jù)管理模塊、自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)展示及分析模塊以及數(shù)據(jù)挖掘模塊組成。在數(shù)據(jù)管理方面,本研究根據(jù)HUPO-PSI制定的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),構(gòu)建了實(shí)驗(yàn)元數(shù)據(jù)的收集模塊;部署了高效、安全的原始數(shù)據(jù)收集模塊;提供了多層次的數(shù)據(jù)備份及容災(zāi)系統(tǒng),以保證蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)安全。在數(shù)據(jù)處理方面,本研究基于Galaxy平臺(tái)開發(fā)了自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理平臺(tái)整合 了包括 ProteoWizard、The Trans-Proteomic Pipeline(TPP)等開源蛋白質(zhì)組學(xué)分析框架和工具;同時(shí)本研究自主開發(fā)了多種定性定量軟件,實(shí)現(xiàn)了工具的并行化優(yōu)化。在數(shù)據(jù)分析方面,本研究基于瀏覽器/服務(wù)器模式架構(gòu),利用R和Python等主流編程語言構(gòu)建了用戶友好、操作簡(jiǎn)便的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)可視化和綜合分析平臺(tái)。平臺(tái)能夠可視化和交互性的對(duì)蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行展示和分析,同時(shí)支持多組學(xué)數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析。本系統(tǒng)部署了應(yīng)用程序接口,以實(shí)現(xiàn)良好的擴(kuò)展性和實(shí)用性�；诒鞠到y(tǒng)收集的數(shù)據(jù)集,我們開發(fā)了對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)挖掘功能,構(gòu)建了蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)。為了適應(yīng)不斷出現(xiàn)的新的蛋白質(zhì)組學(xué)質(zhì)譜方法,本研究在Firmiana開發(fā)了一系列的定性定量軟件。本論文詳細(xì)地介紹了超短動(dòng)態(tài)排除周期的質(zhì)譜方法。在該方法的基礎(chǔ)上,本研究開發(fā)了定量算法,包含基于母離子和子離子離子流重構(gòu)定量,子離子定量的強(qiáng)度加和定量等模塊。將此算法應(yīng)用與超短動(dòng)態(tài)排除周期的質(zhì)譜方法后,有效地提升了提高蛋白質(zhì)組的定量準(zhǔn)確度,證明了本系統(tǒng)的實(shí)用性和擴(kuò)展性�；谠破脚_(tái)的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的研究,將會(huì)更有力的推進(jìn)蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展,更有利地服務(wù)于精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和人類大健康。
【學(xué)位單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP393.09;Q51
【部分圖文】：

圖１－１常見的基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)組學(xué)分析方法逡逑者將樣本中的蛋白質(zhì)提取并分離純化，然后通過酶解等方，再經(jīng)過液相色譜等技術(shù)將肽段的混合物進(jìn)一步按照物分離后的樣品送入質(zhì)譜中鑒定樣品中肽段的構(gòu)成，最后肽段匹配回蛋白質(zhì)，以評(píng)估樣本中的蛋白質(zhì)組成。逡逑離技術(shù)逡逑質(zhì)組樣品的復(fù)雜性，即使用質(zhì)譜方法進(jìn)行分析，也存在題。為了實(shí)現(xiàn)高通量、快速的蛋白質(zhì)組定性，定量分析，蛋白質(zhì)樣品分離技術(shù)。蛋白質(zhì)樣品分離技術(shù)分為蛋白質(zhì)分

質(zhì)譜技術(shù)的檢測(cè)原理是通過測(cè)定質(zhì)荷比（ｍ／ｚ）來鑒定出不同的離子的相對(duì)逡逑分子量《通常來說，質(zhì)譜儀由進(jìn)樣系統(tǒng)、離子源、真空系統(tǒng)、檢測(cè)器、質(zhì)量分析逡逑器等五部分組成（圖１－２）。其中離子化源和質(zhì)量分析器是質(zhì)譜中最重要的兩個(gè)核逡逑心部件。逡逑■邋ｉ邋十邋＋邐Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ邋Ｃｏｌｌｓｉｏｎ邋Ｃｅｌｌ邋Ｍａｓｓ＾＾ｙｚｅｒ逡逑Ｉｎｌｅｔ邋ｓｙｓｔｅｍ邐Ｈ邋邐邋（ＴＱＦ）逡逑（ＨＰＬＣ）邐｜邐——邋ＣＺ１邋Ｄｅｔｅｃｔｏｒ逡逑１邋ｎｎｎ邐Ｄ邋ｎ邋ｎ邋０邐０邋Ｉｎ邋ｎ邋ｎ邋ｎ邋ｎ逡逑Ｉｏｎ邋ｓｏｕｒｅｃｅ逡逑（ＥＳＩ）逡逑ｒ￣＾邐１邋ｉ邐邐１邋ｉ邐邐邋１邐／逡逑＋邐１邐１邋ｉ邋／逡逑Ｖａｃｕｕｍ邋ｓｙｓｔｅｍ邐＼邐／逡逑圖１－２串聯(lián)質(zhì)譜基本結(jié)構(gòu)逡逑通常進(jìn)樣系統(tǒng)與高效液相色譜連接，負(fù)責(zé)將高效液相色譜中分離過的樣品送逡逑入到質(zhì)譜儀中。逡逑離子源的作用是將送入的樣品進(jìn)行離子化。在生物大分子分析質(zhì)譜中，蟲要逡逑有基質(zhì)輔助激光解析電離質(zhì)譜和電噴霧電離質(zhì)譜兩種�；|(zhì)輔助激光解析電離是逡逑利用固體基質(zhì)分子與樣品分子分散混合，基質(zhì)分子在激光的照射下吸收激光能量，逡逑并轉(zhuǎn)變成基質(zhì)的電子激發(fā)能，瞬間使固態(tài)基質(zhì)蒸發(fā)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)，樣品分子解吸附逡逑發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，使樣品分子電離隨之進(jìn)入氣相。電噴霧離子化是在離子蒸發(fā)”逡逑原理上發(fā)展起來的一種離子化方法，通過毛細(xì)管置于高Ｈ電場(chǎng)中將樣品噴灑出去，逡逑由于流出的液體較少，在電場(chǎng)和輔助氣的作用下，形成許多噴霧）Ｋ的帶電荷微液逡逑滴。當(dāng)液滴中的溶劑不斷蒸發(fā)之后

統(tǒng)計(jì)分析工具。逡逑我們總結(jié)了上述１５個(gè)蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)分析乎合的功能，并按照主要功能劃逡逑分為Ｈ大塊（圖１－４）：藍(lán)色的部分表錄看重于數(shù)據(jù)托管方面，黃色的部分著重于逡逑數(shù)據(jù)處理，而

本文編號(hào)：2818621