【摘要】：在人類基因組計(jì)劃完成的后基因組時(shí)代,不同類型的組學(xué)數(shù)據(jù)為我們認(rèn)識(shí)生命提供了不同的視角。基因組到蛋白質(zhì)組的信息傳遞過程遵循經(jīng)典的中心法則,但其中涉及的復(fù)雜調(diào)控過程并不是中心法則能完全解釋的。因此不同類型組學(xué)數(shù)據(jù)的比較和整合研究有助于揭示不同類型的分子和生化反應(yīng)復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制。然而目前整合多組學(xué)的研究工作還很缺乏,尤其是基于不同類型組學(xué)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析的調(diào)控機(jī)制研究。本文從不同類型組學(xué)數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)、不同組學(xué)數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)分析以及藥物對于多層次生命系統(tǒng)的影響等角度展開研究,目的是基于多組學(xué)數(shù)據(jù)展示和分析工具,揭示生命系統(tǒng)不同層次之間的遺傳調(diào)控規(guī)律。首先,本文詳細(xì)介紹了基于染色體的多組學(xué)數(shù)據(jù)展示和分析系統(tǒng)CAPER. CAPER 1.0提出基于基因組展示蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)的可視化策略,利用蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)注釋基因組。CAPER 2.0提出基于工作流的數(shù)據(jù)自動(dòng)化分析流程,解決組學(xué)數(shù)據(jù)分析的難題。CAPER系統(tǒng)為組學(xué)數(shù)據(jù)的理解和利用提供了便捷的工具,可用于整合分析不同類型的組學(xué)數(shù)據(jù)。其次,本文從轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)角度,闡釋了基因組的表觀遺傳特征和外界微環(huán)境的信號(hào)對基因組織特異表達(dá)的調(diào)控。本文描述了轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)有層次的接收來自于基因組和外界微環(huán)境的組織特異信號(hào)的現(xiàn)象。其中,頂層轉(zhuǎn)錄因子具有較強(qiáng)的組織表達(dá)特異性,這可能是轉(zhuǎn)錄因子對應(yīng)的編碼基因組織特異的DNA甲基化導(dǎo)致的結(jié)果；而中間層和底層轉(zhuǎn)錄因子會(huì)更多的受到外界信號(hào)的影響。該項(xiàng)研究整合組織特異的表觀遺傳組、組織特異的表達(dá)譜(轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組)以及組織特異的翻譯后修飾組等信息,揭示了表觀遺傳信息和外界環(huán)境信號(hào)在組織特異性形成和維持過程中扮演的重要角色。第三,本文系統(tǒng)的闡釋基因功能等特征對基因組的基因位置排布特征的約束和影響,闡明了功能相關(guān)基因在基因組上位置聚集的規(guī)律。本文發(fā)現(xiàn)包括非編碼基因在內(nèi)的功能相關(guān)基因在一維和三維染色體上都具有明顯的聚集現(xiàn)象,且這種聚集現(xiàn)象在多個(gè)物種中普遍存在。該工作為認(rèn)識(shí)基因在染色體上的排布現(xiàn)象提供了全新的視角,揭示了基因功能對基因組特征的約束作用。最后,本人基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的思想,開發(fā)首個(gè)中藥分子作用機(jī)制的生物信息學(xué)分析工具——BATMAN-TCM,為多靶標(biāo)藥物對于生命系統(tǒng)的擾動(dòng)研究奠定基礎(chǔ)。BATMAN-TCM整合己知的藥方-草藥-組成化合物-靶標(biāo)／疾病的關(guān)聯(lián)關(guān)系,從網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)角度闡釋了中藥多組分聯(lián)合治療的機(jī)制,填補(bǔ)中藥機(jī)制研究的空白。
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組學(xué)研究當(dāng)中的一個(gè)新穎且重要的研究方向。Ｇｏｎｓａｌｖｅｓ等人在２０１３年發(fā)表的綜逡逑述中提出未來有望計(jì)算模擬一個(gè)細(xì)胞從基因組到蛋白質(zhì)組遺傳調(diào)控的完整過程逡逑（圖１．２），，包括轉(zhuǎn)錄調(diào)控、蛋白質(zhì)翻譯、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和代謝調(diào)控等生命過程［１２］。逡逑這種整合多類型生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)和多組學(xué)的思想為關(guān)聯(lián)基因組到蛋白質(zhì)組及基因型逡逑到表型提供了可能性。逡逑：二d叔義賢跡保泊踴蜃櫚降鞍字首椋酆隙嗬嘈頹刪蕕惱賢紜ｅ義希跺義

本文編號(hào)：2562475