本文關(guān)鍵詞：基于生物信息學(xué)的結(jié)核分枝桿菌分子流行病學(xué)調(diào)查及診斷靶標(biāo)簇系統(tǒng)平臺的建立

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【摘要】：結(jié)核病在發(fā)展中國家的死灰復(fù)燃已成為全球倍受關(guān)注的重大公共衛(wèi)生問題，結(jié)核病的高漏報率、蔓延及區(qū)域擴大化等均與其檢測水平的局限性有密切關(guān)聯(lián)。目前結(jié)核病的檢測現(xiàn)狀不容樂觀，還停留在標(biāo)本涂片、結(jié)核分枝桿菌培養(yǎng)(需4-6周)、X線、CT檢查、血沉、結(jié)核菌素試驗等綜合分析上，然而，這些傳統(tǒng)的診斷方法對結(jié)核病的發(fā)現(xiàn)率僅為32%�；驒z測技術(shù)對結(jié)核分枝桿菌的應(yīng)用尚處于發(fā)展階段，缺乏高敏感和特異的檢測靶標(biāo)。此外，結(jié)核分枝桿菌的基因型及表型極其復(fù)雜和多變，已發(fā)現(xiàn)的致病基因和已用于檢測的基因不能應(yīng)對疾病早期診斷的新要求。因此，迫切需要高通量篩選結(jié)核分枝桿菌診斷靶標(biāo)，為建立敏感、特異、快速檢測技術(shù)奠定分子基礎(chǔ)，，實現(xiàn)結(jié)核病的早預(yù)防、早發(fā)現(xiàn)、早治療。 本文先對吉林省地區(qū)的結(jié)核病進行分子流行病學(xué)調(diào)查，然后以結(jié)核分枝桿菌全基因組數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用信號傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)模擬，調(diào)控中樞節(jié)點分子的高通量注釋及信號傳導(dǎo)蛋白耦聯(lián)等手段實現(xiàn)結(jié)核分枝桿菌必需基因簇及診斷靶標(biāo)譜的高通量篩選，為結(jié)核分枝桿菌的早期診斷提供分子基礎(chǔ)，最后通過吉林省地區(qū)的結(jié)核分枝桿菌臨床菌株進行驗證。 本論文具體研究內(nèi)容如下： 1、通過VNTR的17個位點(MIRU12個位點和ETR5個位點)對吉林省21株結(jié)核分枝桿菌臨床株進行了基因分型。5個ETR-VNTR位點僅將菌株分為6個基因型，HGDI為0.7381；12個MIRU-MIRU位點及12個MIRU位點與5個ETR位點結(jié)合后都將菌株分為8個基因型，HGDI均為0.8619。通過VNTR位點等位基因多樣性(h)分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了MIRU26、40、10、27、31、39這6個在吉林省地區(qū)分型效果比較好的位點。在本次研究的21個菌株中，有11株為北京株，占全部菌株的52%，說明吉林省地區(qū)北京型基因型流行嚴(yán)重；通過12個MIRU位點繪制進化樹且結(jié)合社會調(diào)查表，發(fā)現(xiàn)可能有3株外來菌株感染。 2、本研究以結(jié)核分枝桿菌全基因組數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用其信號傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)模擬，篩選到857個可能的必需基因；然后通過對其信號通路數(shù)量及基因功能的注釋分析，以及文獻計量法的驗證，發(fā)現(xiàn)55個尚未證實的但極有可能是必需基因的基因；最后對文獻計量法驗證的696個基因及55個pathway富集法篩選的基因(共751個必需基因)，通過操縱子高通量篩選數(shù)據(jù)庫DOOR及信息通路代謝網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫KEGG對結(jié)核分枝桿菌的必需基因簇及相關(guān)信號傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)進行注釋，以及必需基因上相應(yīng)功能域的預(yù)測和必需基因功能的分類；同時對結(jié)核分枝桿菌其他4個標(biāo)準(zhǔn)菌株的必需基因進行預(yù)測，建成了結(jié)核分枝桿菌必需基因數(shù)據(jù)庫，最終建立了結(jié)核分枝桿菌診斷靶標(biāo)簇系統(tǒng)平臺，為研發(fā)新型抗結(jié)核藥物及新診斷方法提供理論基礎(chǔ)。 3、PCR是一種簡便、快速、靈敏、特異的基因診斷技術(shù)，可以應(yīng)用于結(jié)核病的診斷，但由于其診斷靶點的特異性及穩(wěn)定性不強易導(dǎo)致出現(xiàn)假陽性、假陰性，因此限制了其廣泛應(yīng)用。如果診斷靶點是必需基因，而必需基因保守性極高，一般不會發(fā)生變化，因此診斷靶點的穩(wěn)定性可以極大提高；同時我們需要篩選出只在結(jié)核分枝桿菌中存在，而在其他微生物中不存在的基因，這樣的基因作為診斷靶標(biāo)其特異性是非常敏銳的。本研究在結(jié)核分枝桿菌必需基因診斷靶標(biāo)簇系統(tǒng)平臺的基礎(chǔ)上，通過結(jié)核分枝桿菌的泛基因高通量掃描、文獻計量法篩除重復(fù)基因及側(cè)翼序列的穩(wěn)定性檢測，篩選出Rv1513、Rv1974和Rv3738作為結(jié)核病的潛在的診斷靶標(biāo)。我們通過結(jié)核分枝桿菌臨床株對這3個基因進行了驗證，同時把早期與結(jié)核病癥狀相似疾病的哮喘、肺炎和肺癌也進行比較。最終我們選取這3基因個作為結(jié)核病的新的潛在診斷靶標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：結(jié)核分枝桿菌 可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)序列 必需基因簇 文獻計量法 信息通路富集法 診斷靶標(biāo)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R181.3
【目錄】：

• 中文摘要4-8
• Abstract8-18
• 第一章 緒論18-57
• 1 結(jié)核病的危害及現(xiàn)狀18-28
• 2 結(jié)核病的分子流行病學(xué)的研究進展28-37
• 3 必需基因的研究進展37-43
• 4 結(jié)核分枝桿菌診斷方法的研究進展43-52
• 5 生物信息學(xué)在微生物領(lǐng)域的應(yīng)用52-57
• 第二章 基于可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)序列的結(jié)核病分子流行病學(xué)調(diào)查57-88
• 1 實驗菌株58-59
• 2 實驗儀器和試劑59-61
• 3 實驗方法61-66
• 4 實驗結(jié)果66-80
• 5 討論80-88
• 第三章 基于 pathway 偶聯(lián)的結(jié)核分枝桿菌必需基因簇的高通量篩選及數(shù)據(jù)庫的建立88-122
• 1 數(shù)據(jù)下載及網(wǎng)絡(luò)資源90-91
• 2 實驗方法91-94
• 3 實驗結(jié)果94-110
• 4 討論110-122
• 第四章 結(jié)核分枝桿菌診斷靶標(biāo)簇的泛基因組掃描及臨床驗證122-138
• 1 實驗菌種123
• 2 實驗試劑和器材123-126
• 3 實驗方法126-130
• 4 實驗結(jié)果130-134
• 5 討論134-138
• 第五章 結(jié)論138-140
• 參考文獻140-176
• 附表176-182
• 作者簡介182
• 在學(xué)期間發(fā)表的科研論文182-184
• 致謝184-185

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 丁志鑫;車南穎;張旭霞;崔喜艷;李傳友;;結(jié)核分枝桿菌差異區(qū)基因功能研究及其應(yīng)用進展[J];臨床肺科雜志;2012年03期

2 曹廷明;賈紅彥;杜鳳嬌;劉洋;劉忠泉;馬s

本文編號：1092423