粘液形成菌致垢基因调控网络智能建模方法研究

发布时间：2020-12-15 03:22

　　粘液形成菌是换热系统中的主要致垢微生物之一,其生长周期短,具有迅速繁殖的能力,可以快速的在换热设备内聚集并产生大量的代谢产物,从而形成微生物污垢。微生物污垢的存在不仅极大的降低了换热效率和经济效益,还增加了换热设备的安全隐患,对换热系统有着巨大的危害。迄今为止,粘液形成菌的致垢机理还未形成统一的、可用于实验研究的数学模型,但是其致垢过程,必然受致垢基因表达的调控,因此,对粘液形成菌的致垢基因进行基因调控网络建模,研究其致垢基因之间的表达调控关系,对于探索粘液形成菌的致垢机理和开发新型的微生物污垢防治方法都具有重要的意义。本文以粘液形成菌的关键致垢基因为主要研究对象,以数据驱动为主要研究手段,开发了一种新型的基因调控网络构建方法,完成了粘液形成菌致垢基因调控网络的构建。首先,为了定位粘液形成菌的致垢基因,设计了高频电磁场抑垢实验和转录组基因测序实验,通过对比正常条件下和高频电磁场环境作用下粘液形成菌基因的差异表达,定位了43个致垢基因,并进一步定位了20个关键致垢基因,获得了4个时刻的基因表达数据;然后,在综合分析各种基因调控网络模型和建模方法的基础上,提出了一种新型的基于自适应长短时记... 

【文章来源】：东北电力大学吉林省

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

基因调控网络示意图

于微阵列技术得到的数据。微阵列技术又称为基因芯片微阵列技术的发展，使得基因测序更加简洁和经济，保证。微阵列技术理论上是一种集成固相杂交技术，它是指在直接显微打印大量预先制备的 DNA 探针，然后将样品固交实验，并使用计算机相关生物软件分析杂交信号，进而序列等信息。术首先将信使 RNA 作为模板，配合使用合适的引物和反基序列相匹配的 DNA 单链，即互补 DNA，并在荧光标记；而后在相关载体上，固定一段碱基序列已知的基因片测样本中用荧光标记蛋白标记的互补 DNA 进行碱基配对 DNA 序列片段时，就会产生碱基匹配反应，反应完成应的序列洗掉；接下来，使用激光共聚焦荧光扫描仪对片强度值就是测序对象转录出的信使RNA的丰度值，也就

力；阻遏作用指的是某种酶或者一组酶抑制细胞内某一表达产物生成的反应，是一种关闭多余代谢途径的能力。生物体中起调控作用的分子一般为特定的蛋白质，称为调控蛋白，按照对目标基因的调控效果，起诱导作用的调控蛋白称为激活因子，起阻遏作用的调控蛋白称为阻遏因子。基因所产生的调控蛋白在对目标基因进行调控的过程中，当该基因的表达水平上升时，其所产生的调控蛋白浓度也会随之上升，若此时目标基因的表达水平也上升，则可以说这种调控是正调控，属于诱导作用，反之，则是负调控，属于阻遏作用。2.2 基因调控网络模型目前，基因调控网络构建方法主要有两种，扰动法和逆向工程[34]。扰动法主要是基于生物实验，以基因敲除或基因干扰作为主要研究手段，该方法需要进行大量的基因实验，花费极其昂贵；逆向工程主要基于统计学和计算机科学，以数据驱动方法为主要研究手段进行分析和建模，此种方法从宏观角度出发，花费较小，尤其是高通量测序技术的发展极大地降低了基因数据获取的难度，使得逆向工程逐渐成为基因调控网络构建的首选方法。


本文编号：2917558