基因效应与信号转导数学模型的建立及应用

基因效应与信号转导数学模型的建立及应用

论文摘要

多基因功能及其效应的研究历来是遗传学研究的热点和难点。鉴于分子遗传学、数量遗传学以及其他相关学科如生物化学、细胞生物学、分子生物学、应用数学、计算机等等学科的发展。目前,主要有两类分析多基因功能和效应的方法,一类是传统群体遗传学结合分子遗传标记的方法即分子数量遗传学方法,另一种是基于海量分子生物学技术而出现的生物信息学分析方法。 现在,已经有许多关于QTL(数量性状基因座位)参数估计的方法来估计控制数量功能性状的主基因功能效应。其中主要的方法有均值-方差分析法、矩法-最大似然法、回归方法等。然而,从系统的观点和分子调控网络的观点来看,这些方法还具有较大的发展空间。在关于分子网络分析的生物信息学分析方法中,由于分子调控网络可以用图的方式来解释分子之间的相互关系和功能,很多学者试图用图论的方法来分析分子调控网络,并将之与计算机自动化分析相结合,因此,目前对分子调控网络的图论分析是一个引人注目的方法。然而,由于分子网络的复杂性,在众多图论分析中,还没有一种成熟的分析方法。 针对上述两点,本研究分为两篇,上篇发展了一种估计控制数量性状的基因作用和类型的方法,并用数学推导的方法和计算机模拟的方法证明了所提方法的有效性。下篇为分子调控网络建立了一个图论数学模型,提出了简便的分子网络图论分析方法,并运用网上公布的海量数据来对FOXO相关的分子调控网络进行了研究。 上篇 估计控制数量性状的基因作用和类型的方法是: 在动物生长发育过程中的某个时间横截面上,运用分子标记技术得到尽量多的有关调控基因标记的多态性资料,运用分子生物学技术对所要考察的基因表达或性状指标进行测定,并做好记录。将标记的在电泳时表现的三种状态:隐性纯合(mm)、杂合(Mm)及显性纯合(MM)分别量化为“-1”、“0”和“1”。将标记看作因素,出现状态看作水平,将符合正交表的调控基因分子标记数量化资料填入对应的正交表中,同时亦将对应分子标记组合、对应时间横截面上所考察的基因表达指标的数据资料填入正交表中。将正交表中分子标记的数量化资料作为自变量,考察基因表达指标的数据资料作为依变量,运用最小二乘原理对动物生长发育过程中的资料,在不同时

论文目录

  • 原创性声明
  • 学位论文版权使用授权书
  • 摘要
  • Abstract
  • 前言
  • 上篇 基因效应数学模型的建立及应用
  • 第一章 数量性状遗传参数的估计与分析
  • 1. 参数估计方法
  • 1.1 均值-方差分析法
  • 1.2 矩法-最大似然法
  • 1.3 回归分析法
  • 2. 动物生长发育的系统学
  • 2.1 动物生长发育的系统学描述
  • 2.2 动物生长发育的规律
  • 2.3 动物的生长模型
  • 3. 关于动物 QTL作图与参数估计的再探讨
  • 3.1 动物生长发育过程中主基因的时序表达
  • 3.2 动物生长发育过程中的数量性状的参数估计
  • 3.3 动物数量性状的参数估计的可靠性
  • 3.4 分子网络水平分析数量性状的可能性
  • 参考文献
  • 第二章 加性基因效应与分子标记回归方程的关系
  • 1 加性效应基因控制的数量性状遗传模型及规范化数学转化
  • 1.1 加性效应基因控制的数量性状遗传模型
  • 1.2 加性效应基因控制的数量性状标记资料规范化数学转化
  • 2 分子标记二次回归模型的建立与回归方程的配置
  • 2.1 一般加性基因控制的数量性状分子标记回归模型的建立
  • 2.2 表型值资料的计算与获取
  • 2.3 二次回归方程的配置
  • 3 计算机模拟
  • 3.1 计算机模拟中控制数量性状的基因作用类型与表型值的获得
  • 3.2 标记资料的选取与模拟方法
  • 4 计算机模拟结果与分析
  • 4.1 等作用加性基因控制的数量性状计算机模拟结果与分析
  • 4.2 主要加性基因控制的数量性状计算机模拟结果与分析
  • 4.3 一般加性基因控制的数量性状计算机模拟结果与分析
  • 5 讨论
  • 5.1 关于分子标记资料的数据化
  • 5.2 关于分子标记回归模型的在标记辅助选择中的可能应用
  • 5.3 关于分子标记回归模型的在育种仿真中的可能应用
  • 5.4 关于分子标记回归模型在 DNA片段的诠释中的可能应用
  • 参考文献
  • 第三章 显性基因作用差与分子标记回归方程的关系
  • 1 显性基因控制的数量性状遗传模型及规范化数学转化
  • 1.1 显性基因控制的数量性状遗传模型
  • 1.2 显性基因控制的数量性状标记资料规范化数学转化
  • 2 分子标记二次回归模型的建立与回归方程的配置
  • 2.1 一般显性基因控制的数量性状分子标记回归模型的建立
  • 2.2 表型值资料的计算与获取
  • 2.3 二次回归方程的配置
  • 3 计算机模拟
  • 3.1 计算机模拟中控制数量性状的基因作用类型与表型值的获得
  • 3.2 标记资料的选取与模拟方法
  • 4 计算机模拟结果与分析
  • 4.1 多座位等作用显性基因控制的数量性状计算机模拟结果与分析
  • 4.2 多座位主作用显性基因控制的数量性状计算机模拟结果与分析
  • 4.3 一般加胜基因控制的数量性状计算机模拟结果与分析
  • 5 讨论
  • 6 结论
  • 参考文献
  • 第四章 超显性基因作用与分子标记回归方程的关系
  • 1 超显性基因控制的数量性状遗传模型及规范化数学转化
  • 1.1 超显性基因控制的数量性状遗传模型
  • 1.2 超显性基因控制的数量性状标记资料的规范化数学转化
  • 2 分子标记二次回归模型的建立与回归方程的配置
  • 2.1 一般超显性基因控制的数量性状分子标记回归模型的建立
  • 2.2 表型值资料的计算与获取
  • 2.3 二次回归方程的配置
  • 3 计算机模拟
  • 3.1 计算机模拟中控制数量性状的基因作用类型与表型值的获得
  • 3.2 标记资料的选取与模拟方法
  • 4 计算机模拟结果与分析
  • 4.1 等作用等超显性系数基因控制的数量性状计算机模拟结果与分析
  • 4.2 主超显性基因控制的数量性状计算机模拟结果与分析
  • 4.3 一般超显性基因控制的数量性状计算机模拟结果与分析
  • 5 讨论
  • 5.1 关于超显性系数的估计
  • 5.2 关于超显性数量性状的遗传规律
  • 5.3 关于超显性系数的应用
  • 参考文献
  • 第五章 控制数量性状的基因类型、作用与分子标记回归方程的关系
  • 1 一般数量性状遗传模型及规范化数学转化
  • 1.1 数量性状遗传模型
  • 1.2 一般基因控制的数量性状标记资料规范化数学转化
  • 2 分子标记二次回归模型的建立与回归方程的配置
  • 2.1 一般数量性状分子标记回归模型的建立
  • 2.2 表型值资料的计算与获取
  • 2.3 二次回归方程的配置
  • 3 计算机模拟
  • 3.1 计算机模拟中控制数量性状的基因作用类型与表型值的获得
  • 3.2 标记资料的选取与模拟方法
  • 4 计算机模拟结果与分析
  • 4.1 同类基因座位具有相同基因效应的多基因控制的数量性状计算机模拟结果与分析
  • 4.2 三种主要类型多基因座位控制的数量性状计算机模拟结果与分析
  • 4.3 一般多基因控制的数量性状计算机模拟结果与分析
  • 5 讨论
  • 5.1 关于基因的作用和类型
  • 5.2 关于二次回归方法的应用
  • 参考文献
  • 上篇总结
  • 下篇 信号转导数学模型的建立及应用
  • 第一章 分子网络图论分析研究进展
  • 1. 图论的基本概念及其与分子生物学的关系
  • 2. 图论在分子网络研究中的应用
  • 2.1 图论在蛋白质互作研究中的应用
  • 2.2 图论在信号转导调控网络研究中的应用
  • 2.3 图论在基因表达调控网络研究中的应用
  • 2.4 图论在物质代谢网络研究中的应用
  • 2.5 图论在高级调节网络系统研究中的尝试
  • 3 结束语
  • 参考文献
  • 第二章 FOXO蛋白研究进展
  • 1. FOXO相关信号转导概述
  • 2. FOXO在细胞分化与增殖中的功能
  • 3. FOXO在动物生长发育中的功能
  • 4. FOXO在生物代谢中的功能
  • 5. FOXO在生物免疫中的功能
  • 6. FOXO在动物繁殖中的功能
  • 7. FOXO在动物抗衰老中的功能
  • 8. 结束语
  • 参考文献
  • 第三章 分子网络图论数学模型的建立及在FOXO相关分子调控网络研究中的应用
  • 1. 分子网络图论模型的建立
  • 1.1 分子实体与分子实体间的关系
  • 1.2 分子网络图
  • 1.3 传递闭包
  • 2. 研究方法
  • 2.1 分子网络的生成
  • 2.2 综合邻接矩阵的获得
  • 2.3 连通关系的分析
  • 3 研究结果
  • 3.1 不同资料来源的FOXO相关原始分子调控网络图及其邻接矩阵
  • 3.2 FOXO相关分子调控网络综合邻接矩阵
  • 3.3 FOXO相关分子调控网络的可达性
  • 3.4 FOXO相关分子调控网络的“对话”
  • 3.5 FSH/雌激素和NO/cGMP对FOXO的调节作用信号转导图
  • 4 讨论
  • 4.1 构建信号调控网络
  • 4.2 研究分子信号转导间的“对话”
  • 4.3 分子调控网络的保守性分析
  • 参考文献
  • 第四章 大鼠卵巢及其颗粒细胞中生殖激素/NO对FoxO1基因表达的调节
  • 1 前言
  • 2 材料与方法
  • 2.1 激素与试剂
  • 2.2 实验动物实验设计
  • 2.3 免疫组化分析
  • 2.4 细胞培养
  • 2.5 免疫印迹分析
  • 2.6 数据处理
  • 3. 结果与分析
  • 3.1 E2对大鼠卵巢细胞中FoxO1蛋白水平的影响
  • 3.2 促性腺激素在卵泡发育、排卵和黄体化过程中对pFoxO1水平的影响
  • 3.3 FSH对培养颗粒细胞中FoxO1蛋白水平的影响
  • 3.4 FSH对培养颗粒细胞中FoxO1磷酸化水平的影响
  • 3.5 NO/cGMP和LY294002对培养颗粒细胞FoxO1蛋白水平的影响
  • 4. 讨论
  • 参考文献
  • 下篇总结
  • 全文结论
  • 附录 1 FOXO相关的主要分子缩写及其全称
  • 附录 2 分子网络分析SAS分析程序
  • 致谢
  • 攻读博士学位期间发表的论文
  • 相关论文文献

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