基于序列统计特征的水平转移基因搜索

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1、摘要摘要论文题目：基于序列统计特征的水平转移基因搜索研究生姓名：顾珉导师姓名：孙啸(教授)学校名称：东南大学所谓水平基因转移(horizontalgenetransfer，HGT)，又称侧向基因转移(1ateralgenetransfer，LGT)，是指在生物个体之间。生物与环境之间，或单个细胞内部细胞器之间进行的横向的遗传物质交流，是引起物种多样性和促进物种进化的一个重要因素。目前己发现细菌之间以及细菌和其它生物之间存在着广泛的水平基因转移现象，这不仅使人们对生物进化、物种形成等生物学基本问题开始进行更加全面、深刻的思考，更使人们开始关注这种基因转移现象对我们现实生活的实际影响。我们运用生物

2、信息学方法和技术，从核酸序列中提取能够表示序列特征的信息，并把提取的特征作为基因组的标记来对序列的相似性程度进行比较，从而找出核酸序列中的特征异常区域，进行水平转移基因的搜索。按照上述原则，本文设计了基因组序列水平转移基因搜索工具，并将该功能整合到了基因组序列特征数据库(GSFB)这个平台之上。本文首先对BBC(base—basecorrelation)特征的稳定性进行了相关分析，发现BBc特征除个别分量外，具有较好的稳定性；并用人工模拟实验来对水平基因转移进行仿真，分别用BBE特征、DIlA(dinucleotiderelativeabundance)特征、WF3(3lordfrequenc

3、y)特征、RSClJ(relativesynonymouscodonusage)特征来对序列进行标识，发现BBE特征在参照实验中具有较好的物种特异性，对三个物种的测试中特异性都高达95％以上，因此可以把BBC特征作为探测基因组序列中水平转移基因的依据。借助于GSFD平台，本文选择BBC特征并运用窗口扫描算法对Bacteria中25个物种的基因组进行了水平转移基因的预测；进而对n．influenzae(流行性感冒嗜血杆菌)基因组的预测结果进行了深入的分析，发现H．influenzae与Pasteurellamultocida(多杀巴斯德菌)、Vibriofluvialis(弗氏弧菌)等物种有着很

4、密切的遗传物质交换关系；同时通过验证Enterococcusfaecalis(粪肠球菌)基因组存在着由水平转移得到的vancomyeinresistance(耐万古霉素)相关基因，证明了用BBC特征预测HGT具有一定的有效性和参考价值。关键词：水平基因转移序列特征相似性比较物种特异性窗口扫描算法AbstractTHESISTITLE：TheDetectionofHorizontalGereTransferBasedOnt11eStatisticalFeatureofGenomeSequenceGRADUATESTUDENTNAME：GuMinSUPERVISORNAME：SunXiao(Pro

5、fess00SCHOOLNAME：SoutheastUniversityHorizontalgenetransfer(HOT)，orlateralgenetransfer,isreferedtothetransferofgeneticmaterialsamongbiologicindividuals，orbatwgcnthebiologicindividualanditsoutsideenvironmentorhappensamongtheorganellesinasinglecell．Horizontalgenetransferisallimportantfactorofevolutiona

6、ndparticipatesinbiologicaldiversity．Therehavealreadybeenfoundextensivehorizontalgenetransferphenomenaamongthebacteriasorbetweenthebacteriaandotherbiology．Thesephenomenaarousepeoplethecomprehensiveandprofoundthoughtofbasicbiologyproblemssuch∞theevolutionofbiologyandformationofspecies．andpeoplehavebeg

7、untothinkabouttheimpactofhorizontalganetransferonourtrue-life．Weutilizedthemoohedsandtechnologiesofbioinformaticstoextractthesequencefeaturesfromnucleotidesequence，andusedthesefeaturesasgenomicsignatu