本文關(guān)鍵詞：篩選必要基因預(yù)測的訓(xùn)練集及細菌致病菌藥物靶點的識別

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【摘要】：近些年,隨著生物信息學(xué)、基因組學(xué)、統(tǒng)計學(xué)等領(lǐng)域的快速發(fā)展,以及各種數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的積累,為研究必要基因以及利用必要基因研究致病菌的潛在藥物靶點提供了有利的數(shù)據(jù)資源基礎(chǔ)。必要基因是指對維持生物生存和發(fā)育至關(guān)重要的基因,如果敲除了這個基因,便會導(dǎo)致物種的死亡。對必要基因的研究具有重大的意義,能夠為理論和實踐提供重要的信息。對必要基因的研究一直以來都是生物學(xué)科及相關(guān)學(xué)科的重要研究對象。通過已知或已被證實的必要基因可以預(yù)測未研究物種中的必要基因,而預(yù)測結(jié)果的精確性受到了多種因素的影響,包括訓(xùn)練集的篩選。為了提高預(yù)測必要基因的預(yù)測精確性,本研究對預(yù)測必要基因的訓(xùn)練集篩選方面進行了相關(guān)研究。大多數(shù)傳染病是由細菌致病菌造成的,而細菌致病菌引發(fā)的傳染病造成的死亡率也在增長,從而導(dǎo)致對新的藥物靶點的需求也越來越多,所以識別分析細菌致病菌的潛在藥物靶點非常必要。因此,本研究使用生物信息學(xué)方法識別了九種人類的細菌致病菌的潛在藥物靶點。本論文將從以下兩個部分展開研究和探討。第一部分:利用貝葉斯分類器對所研究的21個物種的必要基因進行了相互預(yù)測和驗證,以此研究訓(xùn)練集的篩選對于預(yù)測必要基因的影響。結(jié)果顯示出訓(xùn)練集篩選很大程度上影響了預(yù)測的準(zhǔn)確性。我們由此確定了四個篩選訓(xùn)練集的標(biāo)準(zhǔn):(1)訓(xùn)練集中的必要基因來源要可靠;(2)訓(xùn)練集和預(yù)測集中的物種的生長條件應(yīng)該相一致;(3)用作訓(xùn)練集的物種要與靶物種的親緣關(guān)系近。(4)作為訓(xùn)練集和預(yù)測集的物種要有相似或相近的表型或生活方式。然后又分析了不完備的訓(xùn)練集和整合的訓(xùn)練集分別對預(yù)測精度的影響。我們發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練集的大小至少要占到全基因組的10%才能得到準(zhǔn)確的預(yù)測結(jié)果。另外,整合的訓(xùn)練集比單一的訓(xùn)練集在預(yù)測的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性上明顯更好。最后,比較了符合四個標(biāo)準(zhǔn)的整合訓(xùn)練集與隨機選擇的整合訓(xùn)練集的預(yù)測效果。發(fā)現(xiàn)按照我們的篩選標(biāo)準(zhǔn)得到的訓(xùn)練集比隨機選擇的訓(xùn)練集的實驗結(jié)果有了很大改善。所以,我們的結(jié)果為預(yù)測全基因組的必要基因提供了訓(xùn)練集篩選方面的一些經(jīng)驗指導(dǎo)。第二部分:利用人類和9種人類的細菌致病菌的必要基因及同源基因,通過將其進行比較分析,識別出了這9種細菌致病菌共有的4個潛在的廣譜性的藥物靶點,并找到了其相應(yīng)的小分子抑制劑。在篩選藥物靶點的過程中,我們根據(jù)前人在藥物靶點識別分析方面的相關(guān)研究,提出了3個用于識別廣譜性的藥物靶點的標(biāo)準(zhǔn):(1)應(yīng)該是所研究的致病菌共有的同源基因;(2)應(yīng)該是必要基因,即對所研究的致病菌的生存都必要的基因;(3)人類中不存在同源基因,避免對人體造成細胞毒副作用。我們的結(jié)果能夠為藥物的設(shè)計提供一些有用的信息。
【關(guān)鍵詞】：必要基因 訓(xùn)練集 藥物靶點
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q811.4;R378
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 文獻綜述11-18
• 1.1 必要基因預(yù)測的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2 藥物靶點的研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3 研究內(nèi)容及意義16-18
• 第二章 預(yù)測必要基因的訓(xùn)練集篩選18-34
• 2.1 材料與方法18-20
• 2.1.1 獲取必要基因以及其他相關(guān)的數(shù)據(jù)18
• 2.1.2 收集相關(guān)特征18-20
• 2.1.3 確定蛋白質(zhì)是否具有同源關(guān)系的BLAST標(biāo)準(zhǔn)20
• 2.2 結(jié)果與分析20-32
• 2.2.1 不同的訓(xùn)練集預(yù)測相同的預(yù)測集的精確性有差異20-21
• 2.2.2 訓(xùn)練集中的必要基因來源應(yīng)可靠21-22
• 2.2.3 訓(xùn)練集和預(yù)測集中的物種的生長條件應(yīng)相同22-23
• 2.2.4 訓(xùn)練集和預(yù)測集中的物種之間的進化距離應(yīng)近23-25
• 2.2.5 訓(xùn)練集與預(yù)測集中的物種的表型和生活方式應(yīng)相同25-26
• 2.2.6 訓(xùn)練集的大小應(yīng)占到全基因組的 10%26-29
• 2.2.7 整合多個物種的訓(xùn)練集比單一物種的訓(xùn)練集的預(yù)測效果更佳29-31
• 2.2.8 按照標(biāo)準(zhǔn)的整合訓(xùn)練集比隨機的整合訓(xùn)練集的預(yù)測效果更優(yōu)31-32
• 2.3 結(jié)論與討論32-34
• 第三章 利用必要基因識別致病菌的潛在的藥物靶點34-40
• 3.1 材料與方法34-36
• 3.1.1 選取九種細菌致病菌34-35
• 3.1.2 必要基因以及基因序列的獲取35
• 3.1.3 獲得致病菌和人類的同源基因35-36
• 3.1.4 本研究的流程圖36
• 3.2 結(jié)果及分析36-38
• 3.2.1 比較得到非人類的同源基因36-37
• 3.2.2 比較得到非人類的同源必要基因37-38
• 3.2.3 尋找致病菌的廣譜藥物靶點的小分子抑制劑38
• 3.3 結(jié)論與討論38-40
• 第四章 總結(jié)與展望40-41
• 參考文獻41-46
• 致謝46-47
• 作者簡介47

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本文編號：891373