【摘要】：基因表達調(diào)控是促使細胞分化和器官形成,最終在多細胞生物中產(chǎn)生不同細胞類型的關(guān)鍵,是真核生物各種細胞或組織行使不同功能所必需的。通過轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析可以在轉(zhuǎn)錄水平上研究基因表達調(diào)控。RNA-Sequencing (RNA-Seq)是當前非常有效的可以定性和定量化分析轉(zhuǎn)錄組的技術(shù),被廣泛應(yīng)用于基因表達調(diào)控領(lǐng)域的研究。同時RNA-Seq技術(shù)是一種隨機化的深度測序,它的另一個重要應(yīng)用是基因組重注釋。高質(zhì)量、完整的基因組注釋是轉(zhuǎn)錄組下游分析的基礎(chǔ),包括基因表達分析、表觀遺傳分析、系統(tǒng)發(fā)育分析等�；诖吮菊撐某浞掷肦NA-Seq方法開展了人和大熊貓轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的深度挖掘,主要目的是研究人體中不同腫瘤細胞和對應(yīng)的正常組織之間表達模式的差異,揭示腫瘤細胞的表達調(diào)控機制,同時利用深度測序方法完善大熊貓基因組的注釋。 (一)以往大部分關(guān)于腫瘤機制或其它疾病類型的研究通常是比較同一組織來源的正常樣本和對應(yīng)病理樣本的差異性,獲得應(yīng)對特定疾病信號主要的基因。本文分析的基本問題是怎樣衡量不同腫瘤細胞和對應(yīng)的正常組織之間表達模式的差異。目前已有人類許多不同組織或細胞系的RNA-Seq轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),這為本研究提供了必要的前提和可能。我們主要從三個方面來定義基因表達模式：(1)表達寬度,反應(yīng)基因表達開/關(guān)狀態(tài)；(2)基因表達水平和變化程度,即基因的高/低表達和恒定/變化表達；(3)基因表達在基因結(jié)構(gòu)上的調(diào)控�；虮磉_譜聚類結(jié)果顯示腫瘤細胞基因表達模式變化主要與生理狀態(tài)相關(guān),其次才是組織來源。依據(jù)組織或細胞生理條件類型分別定義了兩種不同類型的housekeeping (HK)基因。首次采用改進的K均值算法和改進的基因表達變化模型來描述基因表達水平和變化模式。結(jié)果發(fā)現(xiàn)細胞在腫瘤生理狀態(tài)下關(guān)閉部分基因,上調(diào)腫瘤相關(guān)的HK基因的表達,并調(diào)控這類基因在不同腫瘤細胞間變化表達。腫瘤細胞調(diào)節(jié)的這些基因主要是參與細胞周期調(diào)控相關(guān)功能的基因,包含了許多腫瘤特征基因。腫瘤細胞主要選擇表達富含AT的基因,并且避免表達大基因以維持細胞無限的自我增殖能力。該研究對于我們認識細胞在不同生理狀態(tài)下內(nèi)在的基因表達模式調(diào)控機制有很大的幫助,尤其是腫瘤細胞。 (二)利用RNA-Seq技術(shù)測序了大熊貓的肝臟、骨骼肌、大腦皮層、垂體、舌頭、胃、小腸、結(jié)腸、睪丸、卵巢、黑皮和白皮這12個不同組織樣本的轉(zhuǎn)錄組,用于發(fā)現(xiàn)大熊貓有轉(zhuǎn)錄表達的新基因。轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)定位(mapping)結(jié)果顯示大約50%左右的編碼信息在當前大熊貓的基因組注釋中缺失。運用基于參考序列方法的Cufflinks與de novo方法中的Trinity相結(jié)合的策略,從12個組織轉(zhuǎn)錄組中構(gòu)建一個全面綜合的注釋結(jié)果。其中Trinity組裝的轉(zhuǎn)錄本可以評估基因組組裝質(zhì)量和提高基因組中編碼基因區(qū)的完整性。經(jīng)過表達和同源驗證,結(jié)果中一共發(fā)現(xiàn)三類有轉(zhuǎn)錄表達的全長新基因：(1)1076個基于同源的新基因,這類基因與某一已知蛋白氨基酸順序,還有某一已知cDNA核苷酸順序完全一致或相當一致；(2)10494個未知的新基因,這類基因有同源的EST序列,但是沒有同源蛋白或同源cDNA序列；(3)12575個推測的新基因,這類新基因有完整的開放閱讀框,但是沒有任何同源序列。這些新基因可以修復(fù)基因組的注釋,是對基因組自動注釋系統(tǒng)的有效補充。完整的基因組注釋可以為后續(xù)的比較基因組學(xué)、重測序和轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究提供更可靠的信息。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院北京基因組研究所
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R3411;S865.31

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

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2 劉萬飛;王西亮;趙宇慧;曾p瑤;耿佳寧;胡松年;;基于第二代測序技術(shù)的細菌基因組與轉(zhuǎn)錄組研究策略簡介[J];微生物學(xué)通報;2011年11期

本文編號：2801147