基于基因组学的日本血吸虫序列分析平台的构建及应用

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1、基于基因组学的日本血吸虫序列分析平台的构建及应用作者：刘稳升，胡斐，吕志跃，郑焕钦，袁衡新，吴忠道【摘要】【目的】构建基于基因组学的日本血吸虫序列分析平台。【方法】基于工作站和Linux操作系统，利用公开的日本血吸虫或相关资源，收集有关生物信息学序列分析工具，并自行编写相关软件实现多种资源的有机整合。【结果】构建了本地化的日本血吸虫序列分析平台，在此基础上，自主设计了日本血吸虫EST序列的电子延伸系统、基于日本血吸虫EST数据库的同源全长cDNA序列检索系统和序列自动注释系统等。【结论】所构建的序列分析平台不

2、仅可以完成常规的序列分析工作，还可成功地完成EST序列的电子延伸，同源全长cDNA序列的检索以及序列的自动注释，它可对大规模日本血吸虫序列进行快速、方便、高效的分析，为充分利用血吸虫基因组开展疫苗研究和新药开发提供了有效的技术手段。【关键词】日本血吸虫；基因组；序列分析系统[JSUNYat-senUniv(MedSci),2007,28(3):348-352]继人类基因组计划（HumanGenomeProject，HGP）之后，血吸虫基因组计划（SchistosomeGenome13Project，SGP）于

3、1992年正式启动，并得到了美国基因组研究所（TheInstituteforGenomicResearch，TIGR）的技术支持，1994年WHO/UNDP/TDR和多个国家的实验室参与了此项计划，其最终目标是找到新的候选疫苗分子和治疗药物以及完全的基因组图谱。1999年，在WHO/WordBank/UNDP血吸虫基因组网络会议上，确定了WHO资助SGP的主要内容，包括曼氏血吸虫新基因的发现、日本血吸虫新基因的发现、物理图谱的制作、cDNA微型矩阵的制作、线粒体基因的测序以及生物信息学的研究，也确定了未来80

4、%的TDR基因组资助奖金将用于后基因组计划。经过多年的努力，在cDNA文库、EST序列分析、基因差异表达的研究、基因组文库和基因组图谱、血吸虫信息学和数据库管理等多方面取得了重要进展[1-3]。目前，WHO血吸虫基因组协作组是最广泛的国际合作组织之一，其成员国美国、英国、埃及、巴西等多参与曼氏血吸虫基因研究计划，而中国重点开展日本血吸虫基因组的研究工作,13研究单位包括中国南方基因组中心，中国疾病预防控制中心寄生虫病预防控制所和中山大学中山医学院等。最近，我国在日本血吸虫功能基因组和蛋白质组的工作取得了阶段性

5、重大成果[4]。2006年5月17日，上海市生命科学与生物技术数据中心向全世界公布了由我国自主测序的日本血吸虫基因组工作框架图，共计300多万条的DNA序列[5]，为全球科学工作者提供服务。由于血吸虫基因组计划的实施，综合利用现阶段的大量生物信息，并从中快速挖掘有用信息，应用于血吸虫病的免疫诊断、疫苗研发和新药靶点筛选等已成为可能。为此，本课题组在前期工作基础上，开展了本项研究工作，旨在有力推动我国血吸虫病的科学研究和防治技术创新。1材料与方法1.1工作站的配置1.1.1硬件配置工作站为DELLPrecisi

6、onworkstation670,处理器为双Intel?誖XeonTM，主频2.80GHz,内存为DDRDRAM2.0G,硬盘为SATA146G。1.1.2软件配置操作系统为RedHatEnterpriseLinuxAS4；应用软件包括Apach网络服务器，MySQL网络数据库系统,Perl和PHP等相关软件。1.2核酸及蛋白质序列数据库通过互联网访问公开数据库，在许可的条件下下载数据信息，并进行相关的解压缩、安装，构建序列分析的本地化数据库。现将本实验室收集的主要序列分析数据库列表如表1。1.3核酸及蛋白质

7、序列分析工具13通过互联网,下载相关基于GNU通用许可证（GPL）的，可免费使用的生物信息学分析软件或通过与软件作者联系，取得相关的软件，应用于学术研究。本实验平台所安装的软件主要包括综合序列分析软件包Stadenpackage[7]，EMBOSS[8]；两序列比对分析软件包BLAST[9]，FASTA[10]；多序列比对软件包ClustalW[11]，DIALIGN-T[12]；序列组装拼接软件Phrap，CAP3[13]；重复序列屏蔽工具RepeatMasker[14]；基因预测软件GenScan[15]

8、；序列进化分析软件Phylip[16]；综合蛋白序列分析平台InterProScan[17]。1.4自主设计三大序列分析系统1.4.1日本血吸虫EST序列的电子延伸系统构建该系统所需的生物信息学相关软件包括：同源性检索的Blast软件包，序列类组装拼接的Phrap软件包或CAP3拼接程序，数据库采用日本血吸虫数据库。系统设计方法数据流图如图1。1.4.2基于日本血吸虫EST数据库的同源全长cDNA序