本文關(guān)鍵詞：幽門螺桿菌（Helicobacter pylori）比較基因組學分析及基因組減小分子機制的探討，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：幽門螺桿菌是一種革蘭氏陰性的螺旋桿菌,全球有近一半的人群感染有這種細菌。它是引發(fā)胃炎、胃潰瘍甚至胃癌的重要原因。然而,不同地區(qū)的感染率和發(fā)病率是不一樣的。在東方國家人群中,其感染率大約為70%,而在西方國家中僅為40%左右。隨著基因組測序技術(shù)的發(fā)展,越來越多的幽門螺桿菌基因組被破解,比較不同地區(qū)菌株基因組的差異能夠提高人們對幽門螺桿菌感染的認識,對相關(guān)疾病的治療有重要的指導(dǎo)意義。在本研究中,采用兩種不同的系統(tǒng)發(fā)育分析方法分析后我們發(fā)現(xiàn)NCBI數(shù)據(jù)庫中所有破譯的幽門螺桿菌基因組序列主要分為5個菌群：hpAfrica2、hpAfrica1、 hpEurope、hpEasia2和hpEastAsia。其開放型的泛基因組由4237個基因組成,而核心基因組僅由882個基因組成,意味著每個細菌的基因組中僅有大約一半基因是存在于所有幽門螺桿菌菌株中的。此外,我們發(fā)現(xiàn)在東方國家中占多數(shù)的hpEastAsia的基因組大小顯著小于西方國家中占多數(shù)的hpEurope的基因組,隨著基因組的減小,GC含量和基因的數(shù)量也隨之下降。通過比較基因組學的方法,我們找到了hpEastAsia丟失的基因,主要包括假定蛋白、限制修飾系統(tǒng)和外膜蛋白等,這表明非必需基因的刪除是導(dǎo)致基因組減小的主要原因。細菌大部分的能量用于蛋白質(zhì)的合成,較小的基因組能量消耗較低,因此,相同環(huán)境下hpEastAsia的菌株相對hpEurope能夠更快地生長繁殖,這很有可能是東方國家感染率高于西方的主要原因之一。隨后,我們對幽門螺桿菌基因組減小的機制進行了探討,我們發(fā)現(xiàn)hpEastAsia的DNA聚合酶Ⅰ以及堿基切除修復(fù)系統(tǒng)經(jīng)歷著松弛的選擇壓力,同時,錯配修復(fù)系統(tǒng)丟失了活性�？赡芏吖餐斐闪薶pEastAsia相對更高的突變率。突變在幽門螺桿菌中并不是隨機的,而是傾向于GC向AT突變,這導(dǎo)致hpEastAsia的AT含量增加。隨著AT含量的上升,形成了更高的單核苷酸多聚物密度。由于單核苷酸多聚物容易引發(fā)滑鏈復(fù)制現(xiàn)象,通常是插入缺失的高發(fā)區(qū)。因此,更多的插入缺失引發(fā)的基因失活現(xiàn)象發(fā)生在hpEastAsia中。失活的基因不再經(jīng)受自然選擇的作用,在進化過程中最終會由于細菌固有的刪除偏好性而發(fā)生基因的丟失和基因組的減小。通過對幽門螺桿菌基因組減小機制的研究提高了我們對其進化歷程的認識,同時為其他相關(guān)研究指明了方向。
【關(guān)鍵詞】：幽門螺桿菌 進化 比較基因組 基因組減小
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R378
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 前言12-26
• 第一節(jié) 研究背景簡介12-23
• 1.1.1 幽門螺桿菌研究背景及進展12-15
• 1.1.1.1 幽門螺桿菌簡介12-13
• 1.1.1.2 幽門螺桿菌研究背景13-15
• 1.1.2 幽門螺桿菌基因組學研究15-23
• 1.1.2.1 基因組和基因組學15-17
• 1.1.2.2 基因組學研究17-19
• 1.1.2.3 微生物基因組學19-20
• 1.1.2.4 幽門螺桿菌基因組研究進展20-21
• 1.1.2.5 比較基因組學與微生物進化21-23
• 1.1.2.5.1 比較基因組學21-22
• 1.1.2.5.2 微生物進化及分子進化假說22-23
• 1.1.2.5.2.1 微生物進化22
• 1.1.2.5.2.2 分子進化假說22-23
• 第二節(jié) 本研究的研究內(nèi)容、目的及創(chuàng)新性23-26
• 1.2.0 本實驗研究背景23-25
• 1.2.1 本實驗研究內(nèi)容25
• 1.2.2 研究目的25
• 1.2.3 創(chuàng)新性25-26
• 第2章 材料與方法26-31
• 第一節(jié) 實驗材料26-29
• 2.1.1 菌株與序列26-28
• 2.1.2 軟件及數(shù)據(jù)庫28-29
• 第二節(jié) 實驗方法29-31
• 2.2.1 泛基因?qū)W分析29
• 2.2.2 系統(tǒng)發(fā)育分析29-30
• 2.2.2.1 MLST進化樹構(gòu)建29-30
• 2.2.2.2 核心基因組進化樹構(gòu)建30
• 2.2.3 堿基替換率的校正30-31
• 2.2.4 假基因預(yù)測31
• 2.2.5 同義替換率和非同義替換率的計算31
• 第3章 結(jié)果與分析31-46
• 第一節(jié) 53個基因組的泛基因組學分析31-34
• 第二節(jié) 系統(tǒng)發(fā)育分析34-36
• 3.2.1 MLST系統(tǒng)發(fā)育樹34-35
• 3.2.2 核心基因組系統(tǒng)發(fā)育樹35-36
• 第三節(jié) 比較基因組學分析36-46
• 3.3.1 減小的hpEastAsia基因組36-37
• 3.3.2 變異基因的鑒定37-40
• 3.3.2.1 非核心基因的功能分類與統(tǒng)計分析37-38
• 3.3.2.2 比較基因組學分析鑒定變異基因38-40
• 3.3.3 基因組大小減小機制探討40-46
• 3.3.3.1 基因組大小減小與GC含量下降40-41
• 3.3.3.2 加速進化的hpEastAsia基因組41-43
• 3.3.3.3 突變引起的漸進的基因組減小過程43-45
• 3.3.3.4 hpEastAsia松弛的選擇壓力45-46
• 第4章 討論與結(jié)論46-56
• 4.1 系統(tǒng)發(fā)育樹46-47
• 4.2 減小的hpEastAsia基因組47-48
• 4.3 基因組減小的機制48-52
• 4.4 精簡的hpEastAsia基因組52-54
• 4.5 精簡基因組的適應(yīng)性54-56
• 參考文獻56-60
• 致謝60-61
• 個人簡歷61

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 Quan-Jiang Dong;Li-Li Wang;Zi-Bing Tian;Xin-Jun Yu;Sheng-Jiao Jia;Shi-Ying Xuan;;Reduced genome size of Helicobacter pylori originating from East Asia[J];World Journal of Gastroenterology;2014年19期

2 石樂琴,王煒,陳翠萍,蔣奕;蘭州地區(qū)幽門螺桿菌分離株主要毒力基因的研究[J];微生物學免疫學進展;1999年04期

  本文關(guān)鍵詞：幽門螺桿菌（Helicobacter pylori）比較基因組學分析及基因組減小分子機制的探討，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：277296