細菌和釀酒酵母精簡基因組設計
發(fā)布時間：2021-09-02 08:06
近年來,必需基因相關研究成果的迅速積累極大地推動了最小基因組的研究進程。必需基因與最小基因組作為合成生物學領域的研究熱點之一,也是生物學家認識生命本質,解讀遺傳密碼的必要手段。同時其相關研究成果極大地推動了代謝組學,發(fā)育遺傳學等相關學科的發(fā)展,對發(fā)酵業(yè),制藥業(yè)等應用領域也產生了十分重要的影響。在課題組對必需基因與最小基因組原有的研究基礎上,本文對原始數據進行了大幅度更新,并引入了序列結構設計,聯合致死等新方法用于構建普適性更高的最小基因組。針對原核生物與真核生物,本文的最小基因組設計工作主要分為兩個部分。首先本文使用最新CEG數據庫中29個物種的必需基因團簇模型,通過半數保留法篩選出266個保守必需基因團簇。通過RAST SEED在線服務對其進行重注釋后,利用MetaNetX代謝網絡分析工具進行代謝通路分析,增補了78個相關基因以補全代謝通路,增加最小基因組的成活率。在底盤細胞的選擇上,我們采用被廣泛研究的模式生物大腸桿菌,以JCVI-syn3.0的設計思路為參考,在大腸桿菌基因組上進行基因的增補與刪減。在最小基因組設計過程中,本文充分考慮了基因組結構,調控原件等問題。最小基因組共包含...
【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：47 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
基因研究發(fā)展歷程與人類基因組研究計劃（www.davidstreams.com/mis-apuntes/human-genome-project）
第一章緒論3驗數據，但聯合致死的相關研究會導致工作量呈現幾何式增長，所以聯合致死相關的研究成果還是十分有限。1.3最小基因組研究進展“最小基因組”通常指在理想的穩(wěn)定培養(yǎng)條件下，能夠維持生命體正常生長，發(fā)育與遺傳的最少基因所構成的基因組[8]，其對于研究工作者認識生命，理解生命核心代謝活動來說是最有利的手段之一。生物體中的某些基因用以響應外界環(huán)境的變化，所以在正常條件下刪除此類基因并不影響生物存活。整體來看，隨著各種組學數據的積累和分子生物學技術的快速發(fā)展，最小基因組的構建主要包括三類方式，他們都經歷了從單純理論或實驗到兩種方法并用的發(fā)展里程。圖1-2模擬的生殖道支原體的完整細胞循環(huán)[11]第一類是Bottom-up方法，早在1996年只有兩個細菌基因組被測序的情況下，美國科學院院士Koonin教授和其合作者就通過比較基因組學方法開展了重建細菌最小基因集的工作[9,10]，他們的研究對象是生殖道支原體和流感嗜血桿菌。由于這兩種細菌基因組規(guī)模都比較小，并且分別屬于革蘭氏陽性和革蘭氏陰性菌，所以他們之間保守的基因很可能是細菌生存必需的基因。通過詳細地比較，發(fā)現有256個生殖道支原體基因與流感嗜血桿菌基因具有直系同源性。2012年，美
電子科技大學碩士學位論文4國斯坦福大學和JVI的研究人員合作模擬了生殖道支原體的完整細胞循環(huán)[11]（如圖1-2）。通過聯合各種數學方程和各種基本的生物過程及實驗測試結果，他們的全細胞模型涉及到所有注釋的基因功能，并且采用廣泛的實驗數據驗證了模型。2016年，德國杜塞爾多夫大學分子進化研究所所長Martin領導的研究組又構建了細菌和古細菌共有的最小基因集，包含了355個基因[12]。從合成生物學先驅Venter開始，實驗科學家也陸續(xù)加入到Bottom-up合成最小基因組的行列中來。Venter領導團隊成員設計并化學合成了三代辛西婭細胞JCVI-syn3.0[4]（如圖1-3）。其基因組長531kb，473個基因中149個功能未知，代時為180分鐘。圖1-3JCVI-syn3.0合成設計流程[4]第二類方法是以實驗為主的Top-down方法，從特定的細菌完整基因組出發(fā)，利用同源重組試錯性地進行小片段的基因刪除，獲得足夠數量的小片段后將連續(xù)的片段再聯合敲除，從而獲得可以直接整體敲除的大片段。這一類研究以模式生物為主要研究對象，例如大腸桿菌基因組。可能由于聯合致死效應的存在，通過這種方法刪簡的基因組在規(guī)模上目前已達到了一個瓶頸，上海生科院的覃重軍研
【參考文獻】：
期刊論文
[1]CVTree3 Web Server for Whole-genome-based and Alignment-free Prokaryotic Phylogeny and Taxonomy[J]. Guanghong Zuo,Bailin Hao. Genomics,Proteomics & Bioinformatics. 2015(05)
本文編號：3378655
【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：47 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
基因研究發(fā)展歷程與人類基因組研究計劃（www.davidstreams.com/mis-apuntes/human-genome-project）
第一章緒論3驗數據，但聯合致死的相關研究會導致工作量呈現幾何式增長，所以聯合致死相關的研究成果還是十分有限。1.3最小基因組研究進展“最小基因組”通常指在理想的穩(wěn)定培養(yǎng)條件下，能夠維持生命體正常生長，發(fā)育與遺傳的最少基因所構成的基因組[8]，其對于研究工作者認識生命，理解生命核心代謝活動來說是最有利的手段之一。生物體中的某些基因用以響應外界環(huán)境的變化，所以在正常條件下刪除此類基因并不影響生物存活。整體來看，隨著各種組學數據的積累和分子生物學技術的快速發(fā)展，最小基因組的構建主要包括三類方式，他們都經歷了從單純理論或實驗到兩種方法并用的發(fā)展里程。圖1-2模擬的生殖道支原體的完整細胞循環(huán)[11]第一類是Bottom-up方法，早在1996年只有兩個細菌基因組被測序的情況下，美國科學院院士Koonin教授和其合作者就通過比較基因組學方法開展了重建細菌最小基因集的工作[9,10]，他們的研究對象是生殖道支原體和流感嗜血桿菌。由于這兩種細菌基因組規(guī)模都比較小，并且分別屬于革蘭氏陽性和革蘭氏陰性菌，所以他們之間保守的基因很可能是細菌生存必需的基因。通過詳細地比較，發(fā)現有256個生殖道支原體基因與流感嗜血桿菌基因具有直系同源性。2012年，美
電子科技大學碩士學位論文4國斯坦福大學和JVI的研究人員合作模擬了生殖道支原體的完整細胞循環(huán)[11]（如圖1-2）。通過聯合各種數學方程和各種基本的生物過程及實驗測試結果，他們的全細胞模型涉及到所有注釋的基因功能，并且采用廣泛的實驗數據驗證了模型。2016年，德國杜塞爾多夫大學分子進化研究所所長Martin領導的研究組又構建了細菌和古細菌共有的最小基因集，包含了355個基因[12]。從合成生物學先驅Venter開始，實驗科學家也陸續(xù)加入到Bottom-up合成最小基因組的行列中來。Venter領導團隊成員設計并化學合成了三代辛西婭細胞JCVI-syn3.0[4]（如圖1-3）。其基因組長531kb，473個基因中149個功能未知，代時為180分鐘。圖1-3JCVI-syn3.0合成設計流程[4]第二類方法是以實驗為主的Top-down方法，從特定的細菌完整基因組出發(fā)，利用同源重組試錯性地進行小片段的基因刪除，獲得足夠數量的小片段后將連續(xù)的片段再聯合敲除，從而獲得可以直接整體敲除的大片段。這一類研究以模式生物為主要研究對象，例如大腸桿菌基因組。可能由于聯合致死效應的存在，通過這種方法刪簡的基因組在規(guī)模上目前已達到了一個瓶頸，上海生科院的覃重軍研
【參考文獻】：
期刊論文
[1]CVTree3 Web Server for Whole-genome-based and Alignment-free Prokaryotic Phylogeny and Taxonomy[J]. Guanghong Zuo,Bailin Hao. Genomics,Proteomics & Bioinformatics. 2015(05)
本文編號：3378655
本文鏈接：http://sikaile.net/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/3378655.html
