基于最优搜索的基因可变剪接的预测

论文摘要

可变剪接是由于基因转录产生的mRNA前体中的外显子在分离和重新连接时,进行的可变的重新组合的过程。这些不同的线性组合在翻译过程中会导致不同的蛋白质产物被合成。这种可变剪接在蛋白质的多样性和多种生命调节过程中有着重要的意义。因此,可变剪接在基因的调控和蛋白质的合成的研究中,有非常重要的地位。在分析和比较了传统的搜索可变剪接模式的算法和软件的优缺点的基础上,本文提出了一种新的搜索可变剪接模式的方案。这个方案所采用的算法是基于以下假设:cDNA序列与对应基因的最佳联配等同于cDNA与mRNA的最佳联配。利用这个算法,我们建立了基于最优搜索的基因可变剪接预测平台,并以此最优预测搜索平台为引擎构建一个水稻的可变基因剪接数据库,并将最终结果在网页上功能化显示。本文的具体工作如下:1.系统介绍了可变剪接的理论基础和意义,并对现有的可变剪接模式的搜索方式以及所采用的策略进行系统的总结。2.设计和开发了各种外围功能模块,包括数据获取、数据验证、数据预处理、数据库通信。3.设计并开发了基于BLAST的可变剪接搜索模块ASD(Alternative Splicing Detective)和相关的Parser模块,作为整个系统的核心部分。4.建立了水稻可变剪接数据库,作为系统的另一个重要组成部分。5.基于Gbrowse搭建了可变剪接信息浏览平台。6.设计和实现了网页可视化的后台操作和管理模块。通过这些工作,我们可以用这个可变剪接平台预测搜索水稻的可变剪接模式,可以用于相关的分子生物学实验,以指导实验的进行。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 可变剪接研究的理论和国内外研究进展
• 1.1.1 可变剪接
• 1.1.2 研究可变剪接的方法现状
• 1.1.3 核酸序列联配算法的研究现状
• 1.1.3.1 BLAST 算法
• 1.1.3.2 考虑RNA 剪接的联配算法：cDNA—基因组联配算法
• 1.1.3.3 速度与效率：大规模cDNA—基因组联配算法
• 1.1.4 可变剪接数据库的发展现状
• 1.2 课题意义和研究内容
• 1.2.1 课题研究意义
• 1.2.2 研究的主要内容
• 1.2.3 论文结构安排
• 第二章 系统功能分析与设计
• 2.1 系统功能的需求分析和功能划分
• 2.1.1 可变剪接搜索功能模块的分析和设计
• 2.1.2 可变剪接数据库的分析和设计
• 2.1.3 基因及其可变剪接的可视化浏览
• 2.1.4 可视化的控制台模块的分析和设计
• 2.2 系统架构
• 第三章 主要功能模块的实现
• 3.1 系统平台的搭建
• 3.1.1 硬件配置
• 3.1.2 软件配置
• 3.1.2.1 Apache Web Server 的安装
• 3.1.2.2 生物信息学包Bioperl 的安装
• 3.1.2.3 MySQL 的安装
• 3.2 各功能模块的设计和实现
• 3.2.1 SeqDown 模块
• 3.2.2 Validation 模块
• 3.2.3 Preprocess 模块
• 3.2.4 ASD 模块
• 3.2.5 Parser 模块
• 3.2.6 DBI 模块
• 第四章 可变剪接数据库和控制台网页的实现
• 4.1 Gbrowse 模块和AS Database 模块的详细设计与实现
• 4.2 系统测试和可变剪接数据库的搭建
• 4.2.1 准备工作
• 4.2.2 结果验证
• 4.3 Web-based 控制台的设计与实现
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本论文研究总结
• 5.2 前景展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻硕期间取得的研究成果