枯草杆菌响应缬氨酸，谷氨酸和谷氨酰胺的转录组研究

论文摘要

微生物会通过调整转录来适应外界环境。本研究使用安捷伦芯片来研究枯草杆菌响应缬氨酸,谷氨酸和谷氨酰胺的时间序列基因表达谱。当枯草芽孢杆菌在5L发酵罐中处于恒化状态时,通过添加氨基酸来改变转录组,使用包含4106个基因的基因芯片来研究三种氨基酸对枯草杆菌的转录调控的作用,取样时间点分别为加样前,加样后5min,30min,2h,8h或24h共5个样。实验数据分析发现分别有673,835和1135个基因在一个时间点或多个时间点基因表达发生显著变化。这些基因涉及到细胞形成,胞内运输,氨基酸和核苷酸代谢,转录调控,鞭毛形成,趋化性,芽孢形成和一些功能未知的基因。同时也分析了5min的差异基因,这些快速响应基因很大一部分涉及到分子的转运。除了分析响应单个氨基酸的差异基因外,我们还同时结合三个氨基酸的数据,得到922个实验间不同表达基因。这些基因使用一些计算软件进行分析,包括T-profiler分析,聚类分析等。本研究反映了三种氨基酸共同和特异的作用方式,能帮助解释三种氨基酸各自的作用机制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 系统生物学中的组学技术平台
• 1.2 转录组研究
• 1.3 枯草杆菌研究现状
• 1.4 基因芯片
• 1.5 表达谱基因芯片
• 1.6 基因表达谱芯片数据处理
• 1.6.1 基因芯片数据的预处理和归一化
• 1.6.2 差异基因分析
• 1.6.3 聚类分析
• 1.6.4 数据分析软件
• 1.6.5 生物知识的生物芯片数据分析
• 1.7 实验目的和意义
• 第2章 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 菌株
• 2.1.2 培养基
• 2.1.3 实验试剂
• 2.1.4 实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 菌种保藏
• 2.2.2 种子摇瓶培养
• 2.2.3 5L罐发酵培养
• 2.2.4 葡萄糖浓度测定
• 2.2.5 菌体浓度测定
• 2.2.6 RNA抽提
• 2.2.7 总RNA质量检测
• 2.2.8 cDNA探针合成
• 2.2.9 芯片杂交与扫描
• 2.3 数据处理与分析
• 2.3.1 芯片数据归一化
• 2.3.2 重复性分析
• 2.3.3 差异基因筛选
• 2.3.4 功能分析
• 2.3.5 代谢网络分析
• 2.3.6 聚类分析
• 第三章 实验结果与分析
• 3.1 添加Glu的发酵参数
• 3.2 添加Gln的发酵参数
• 3.3 RNA电泳图
• 3.4 发酵取样和RNA抽提注意事项
• 第四章 芯片数据分析结果与讨论
• 4.1 重复性分析
• 4.2 差异基因汇总
• 4.3 聚类分析
• 4.4 聚类树状图
• 4.5 转录组数据功能富集
• 4.6 快速响应基因
• 4.7 各个时间点的差异基因功能富集
• 4.8 转运
• 4.9 代谢
• 4.10 生物能量
• 4.11 基因的转录与调控
• 4.11.1 响应Val,Glu和Gln的Sig调节子
• 4.11.2 响应Val,Glu和Gln的转录因子
• 4.12 代谢途径分析
• 4.12.1 碳代谢途径
• 4.12.2 氮源代谢（谷氨酸/谷氨酰胺代谢）
• 4.12.3 氨基酸代谢
• 4.12.4 硫元素代谢
• 4.12.5 磷酸盐代谢
• 4.12.6 核苷酸代谢
• 4.12.7 脂肪酸代谢
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢