细菌和酿酒酵母精简基因组设计
发布时间：2021-09-02 08:06
近年来,必需基因相关研究成果的迅速积累极大地推动了最小基因组的研究进程。必需基因与最小基因组作为合成生物学领域的研究热点之一,也是生物学家认识生命本质,解读遗传密码的必要手段。同时其相关研究成果极大地推动了代谢组学,发育遗传学等相关学科的发展,对发酵业,制药业等应用领域也产生了十分重要的影响。在课题组对必需基因与最小基因组原有的研究基础上,本文对原始数据进行了大幅度更新,并引入了序列结构设计,联合致死等新方法用于构建普适性更高的最小基因组。针对原核生物与真核生物,本文的最小基因组设计工作主要分为两个部分。首先本文使用最新CEG数据库中29个物种的必需基因团簇模型,通过半数保留法筛选出266个保守必需基因团簇。通过RAST SEED在线服务对其进行重注释后,利用MetaNetX代谢网络分析工具进行代谢通路分析,增补了78个相关基因以补全代谢通路,增加最小基因组的成活率。在底盘细胞的选择上,我们采用被广泛研究的模式生物大肠杆菌,以JCVI-syn3.0的设计思路为参考,在大肠杆菌基因组上进行基因的增补与删减。在最小基因组设计过程中,本文充分考虑了基因组结构,调控原件等问题。最小基因组共包含...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：47 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基因研究发展历程与人类基因组研究计划（www.davidstreams.com/mis-apuntes/human-genome-project）
第一章绪论3验数据，但联合致死的相关研究会导致工作量呈现几何式增长，所以联合致死相关的研究成果还是十分有限。1.3最小基因组研究进展“最小基因组”通常指在理想的稳定培养条件下，能够维持生命体正常生长，发育与遗传的最少基因所构成的基因组[8]，其对于研究工作者认识生命，理解生命核心代谢活动来说是最有利的手段之一。生物体中的某些基因用以响应外界环境的变化，所以在正常条件下删除此类基因并不影响生物存活。整体来看，随着各种组学数据的积累和分子生物学技术的快速发展，最小基因组的构建主要包括三类方式，他们都经历了从单纯理论或实验到两种方法并用的发展里程。图1-2模拟的生殖道支原体的完整细胞循环[11]第一类是Bottom-up方法，早在1996年只有两个细菌基因组被测序的情况下，美国科学院院士Koonin教授和其合作者就通过比较基因组学方法开展了重建细菌最小基因集的工作[9,10]，他们的研究对象是生殖道支原体和流感嗜血杆菌。由于这两种细菌基因组规模都比较小，并且分别属于革兰氏阳性和革兰氏阴性菌，所以他们之间保守的基因很可能是细菌生存必需的基因。通过详细地比较，发现有256个生殖道支原体基因与流感嗜血杆菌基因具有直系同源性。2012年，美
电子科技大学硕士学位论文4国斯坦福大学和JVI的研究人员合作模拟了生殖道支原体的完整细胞循环[11]（如图1-2）。通过联合各种数学方程和各种基本的生物过程及实验测试结果，他们的全细胞模型涉及到所有注释的基因功能，并且采用广泛的实验数据验证了模型。2016年，德国杜塞尔多夫大学分子进化研究所所长Martin领导的研究组又构建了细菌和古细菌共有的最小基因集，包含了355个基因[12]。从合成生物学先驱Venter开始，实验科学家也陆续加入到Bottom-up合成最小基因组的行列中来。Venter领导团队成员设计并化学合成了三代辛西娅细胞JCVI-syn3.0[4]（如图1-3）。其基因组长531kb，473个基因中149个功能未知，代时为180分钟。图1-3JCVI-syn3.0合成设计流程[4]第二类方法是以实验为主的Top-down方法，从特定的细菌完整基因组出发，利用同源重组试错性地进行小片段的基因删除，获得足够数量的小片段后将连续的片段再联合敲除，从而获得可以直接整体敲除的大片段。这一类研究以模式生物为主要研究对象，例如大肠杆菌基因组。可能由于联合致死效应的存在，通过这种方法删简的基因组在规模上目前已达到了一个瓶颈，上海生科院的覃重军研
【参考文献】：
期刊论文
[1]CVTree3 Web Server for Whole-genome-based and Alignment-free Prokaryotic Phylogeny and Taxonomy[J]. Guanghong Zuo,Bailin Hao. Genomics,Proteomics & Bioinformatics. 2015(05)
本文编号：3378655
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：47 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基因研究发展历程与人类基因组研究计划（www.davidstreams.com/mis-apuntes/human-genome-project）
第一章绪论3验数据，但联合致死的相关研究会导致工作量呈现几何式增长，所以联合致死相关的研究成果还是十分有限。1.3最小基因组研究进展“最小基因组”通常指在理想的稳定培养条件下，能够维持生命体正常生长，发育与遗传的最少基因所构成的基因组[8]，其对于研究工作者认识生命，理解生命核心代谢活动来说是最有利的手段之一。生物体中的某些基因用以响应外界环境的变化，所以在正常条件下删除此类基因并不影响生物存活。整体来看，随着各种组学数据的积累和分子生物学技术的快速发展，最小基因组的构建主要包括三类方式，他们都经历了从单纯理论或实验到两种方法并用的发展里程。图1-2模拟的生殖道支原体的完整细胞循环[11]第一类是Bottom-up方法，早在1996年只有两个细菌基因组被测序的情况下，美国科学院院士Koonin教授和其合作者就通过比较基因组学方法开展了重建细菌最小基因集的工作[9,10]，他们的研究对象是生殖道支原体和流感嗜血杆菌。由于这两种细菌基因组规模都比较小，并且分别属于革兰氏阳性和革兰氏阴性菌，所以他们之间保守的基因很可能是细菌生存必需的基因。通过详细地比较，发现有256个生殖道支原体基因与流感嗜血杆菌基因具有直系同源性。2012年，美
电子科技大学硕士学位论文4国斯坦福大学和JVI的研究人员合作模拟了生殖道支原体的完整细胞循环[11]（如图1-2）。通过联合各种数学方程和各种基本的生物过程及实验测试结果，他们的全细胞模型涉及到所有注释的基因功能，并且采用广泛的实验数据验证了模型。2016年，德国杜塞尔多夫大学分子进化研究所所长Martin领导的研究组又构建了细菌和古细菌共有的最小基因集，包含了355个基因[12]。从合成生物学先驱Venter开始，实验科学家也陆续加入到Bottom-up合成最小基因组的行列中来。Venter领导团队成员设计并化学合成了三代辛西娅细胞JCVI-syn3.0[4]（如图1-3）。其基因组长531kb，473个基因中149个功能未知，代时为180分钟。图1-3JCVI-syn3.0合成设计流程[4]第二类方法是以实验为主的Top-down方法，从特定的细菌完整基因组出发，利用同源重组试错性地进行小片段的基因删除，获得足够数量的小片段后将连续的片段再联合敲除，从而获得可以直接整体敲除的大片段。这一类研究以模式生物为主要研究对象，例如大肠杆菌基因组。可能由于联合致死效应的存在，通过这种方法删简的基因组在规模上目前已达到了一个瓶颈，上海生科院的覃重军研
【参考文献】：
期刊论文
[1]CVTree3 Web Server for Whole-genome-based and Alignment-free Prokaryotic Phylogeny and Taxonomy[J]. Guanghong Zuo,Bailin Hao. Genomics,Proteomics & Bioinformatics. 2015(05)
本文编号：3378655
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