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(tái)的建立

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【摘要】：結(jié)核病在發(fā)展中國(guó)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(wèn)題，結(jié)核病的高漏報(bào)率、蔓延及區(qū)域擴(kuò)大化等均與其檢測(cè)水平的局限性有密切關(guān)聯(lián)。目前結(jié)核病的檢測(cè)現(xiàn)狀不容樂(lè)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(xiàn)、CT檢查、血沉、結(jié)核菌素試驗(yàn)等綜合分析上，然而，這些傳統(tǒng)的診斷方法對(duì)結(jié)核病的發(fā)現(xiàn)率僅為32%。基因檢測(cè)技術(shù)對(duì)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(cè)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(cè)的基因不能應(yīng)對(duì)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(cè)技術(shù)奠定分子基礎(chǔ)，，實(shí)現(xiàn)結(jié)核病的早預(yù)防、早發(fā)現(xiàn)、早治療。 本文先對(duì)吉林省地區(qū)的結(jié)核病進(jìn)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(hào)傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)模擬，調(diào)控中樞節(jié)點(diǎn)分子的高通量注釋及信號(hào)傳導(dǎo)蛋白耦聯(lián)等手段實(shí)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(guò)吉林省地區(qū)的結(jié)核分枝桿菌臨床菌株進(jìn)行驗(yàn)證。 本論文具體研究?jī)?nèi)容如下： 1、通過(guò)VNTR的17個(gè)位點(diǎn)(MIRU12個(gè)位點(diǎn)和ETR5個(gè)位點(diǎn))對(duì)吉林省21株結(jié)核分枝桿菌臨床株進(jìn)行了基因分型。5個(gè)ETR-VNTR位點(diǎn)僅將菌株分為6個(gè)基因型，HGDI為0.7381；12個(gè)MIRU-MIRU位點(diǎn)及12個(gè)MIRU位點(diǎn)與5個(gè)ETR位點(diǎn)結(jié)合后都將菌株分為8個(gè)基因型，HGDI均為0.8619。通過(guò)VNTR位點(diǎn)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(gè)在吉林省地區(qū)分型效果比較好的位點(diǎn)。在本次研究的21個(gè)菌株中，有11株為北京株，占全部菌株的52%，說(shuō)明吉林省地區(qū)北京型基因型流行嚴(yán)重；通過(guò)12個(gè)MIRU位點(diǎn)繪制進(jìn)化樹(shù)且結(jié)合社會(huì)調(diào)查表，發(fā)現(xiàn)可能有3株外來(lái)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(hào)傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)模擬，篩選到857個(gè)可能的必需基因；然后通過(guò)對(duì)其信號(hào)通路數(shù)量及基因功能的注釋分析，以及文獻(xiàn)計(jì)量法的驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)55個(gè)尚未證實(shí)的但極有可能是必需基因的基因；最后對(duì)文獻(xiàn)計(jì)量法驗(yàn)證的696個(gè)基因及55個(gè)pathway富集法篩選的基因(共751個(gè)必需基因)，通過(guò)操縱子高通量篩選數(shù)據(jù)庫(kù)DOOR及信息通路代謝網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)KEGG對(duì)結(jié)核分枝桿菌的必需基因簇及相關(guān)信號(hào)傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行注釋?zhuān)约氨匦杌蛏舷鄳?yīng)功能域的預(yù)測(cè)和必需基因功能的分類(lèi)；同時(shí)對(duì)結(jié)核分枝桿菌其他4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)菌株的必需基因進(jìn)行預(yù)測(cè)，建成了結(jié)核分枝桿菌必需基因數(shù)據(jù)庫(kù)，最終建立了結(jié)核分枝桿菌診斷靶標(biāo)簇系統(tǒng)平臺(tái)，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(jiǎn)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(diǎn)的特異性及穩(wěn)定性不強(qiáng)易導(dǎo)致出現(xiàn)假陽(yáng)性、假陰性，因此限制了其廣泛應(yīng)用。如果診斷靶點(diǎn)是必需基因，而必需基因保守性極高，一般不會(huì)發(fā)生變化，因此診斷靶點(diǎn)的穩(wěn)定性可以極大提高；同時(shí)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(tái)的基礎(chǔ)上，通過(guò)結(jié)核分枝桿菌的泛基因高通量掃描、文獻(xiàn)計(jì)量法篩除重復(fù)基因及側(cè)翼序列的穩(wěn)定性檢測(cè)，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(guò)結(jié)核分枝桿菌臨床株對(duì)這3個(gè)基因進(jìn)行了驗(yàn)證，同時(shí)把早期與結(jié)核病癥狀相似疾病的哮喘、肺炎和肺癌也進(jìn)行比較。最終我們選取這3基因個(gè)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(xiàn)計(jì)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：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(jìn)展28-37
• 3 必需基因的研究進(jìn)展37-43
• 4 結(jié)核分枝桿菌診斷方法的研究進(jìn)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(shí)驗(yàn)菌株58-59
• 2 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑59-61
• 3 實(shí)驗(yàn)方法61-66
• 4 實(shí)驗(yàn)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(kù)的建立88-122
• 1 數(shù)據(jù)下載及網(wǎng)絡(luò)資源90-91
• 2 實(shí)驗(yàn)方法91-94
• 3 實(shí)驗(yàn)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(yàn)證122-138
• 1 實(shí)驗(yàn)菌種123
• 2 實(shí)驗(yàn)試劑和器材123-126
• 3 實(shí)驗(yàn)方法126-130
• 4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果130-134
• 5 討論134-138
• 第五章 結(jié)論138-140
• 參考文獻(xiàn)140-176
• 附表176-182
• 作者簡(jiǎn)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(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 丁志鑫;車(chē)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(jìn)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(hào)：1092423