發(fā)布時間：2020-09-14 20:40

　　 隨著蛋白質(zhì)組學實驗儀器和技術方法的不斷進步,蛋白質(zhì)組學進入了大數(shù)據(jù)時代。蛋白質(zhì)組學的大數(shù)據(jù)為解讀生命奧秘,深入了解疾病機制,精準醫(yī)療提供了大量的數(shù)據(jù)和知識來源。然而伴隨著蛋白質(zhì)組學技術的高速發(fā)展,蛋白質(zhì)組學產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)對傳統(tǒng)生物學實驗室也帶了新的挑戰(zhàn):在數(shù)據(jù)管理方面,目前尚缺乏一個標準化的元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)管理平臺;在數(shù)據(jù)處理方面,需要大量人力和計算能力來對數(shù)據(jù)進行處理;在數(shù)據(jù)分析方面,缺乏對應的生物信息學分析工具和數(shù)據(jù)挖掘工具。為了解決上述問題,本研究基于Galaxy工作流平臺的框架建立了一個基于云平臺的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)Firmiana。該系統(tǒng)主要由元數(shù)據(jù)管理模塊、自動化數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)展示及分析模塊以及數(shù)據(jù)挖掘模塊組成。在數(shù)據(jù)管理方面,本研究根據(jù)HUPO-PSI制定的元數(shù)據(jù)標準,構建了實驗元數(shù)據(jù)的收集模塊;部署了高效、安全的原始數(shù)據(jù)收集模塊;提供了多層次的數(shù)據(jù)備份及容災系統(tǒng),以保證蛋白質(zhì)組學數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)安全。在數(shù)據(jù)處理方面,本研究基于Galaxy平臺開發(fā)了自動化數(shù)據(jù)處理平臺。自動化數(shù)據(jù)處理平臺整合 了包括 ProteoWizard、The Trans-Proteomic Pipeline(TPP)等開源蛋白質(zhì)組學分析框架和工具;同時本研究自主開發(fā)了多種定性定量軟件,實現(xiàn)了工具的并行化優(yōu)化。在數(shù)據(jù)分析方面,本研究基于瀏覽器/服務器模式架構,利用R和Python等主流編程語言構建了用戶友好、操作簡便的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)可視化和綜合分析平臺。平臺能夠可視化和交互性的對蛋白質(zhì)組學數(shù)據(jù)進行展示和分析,同時支持多組學數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析。本系統(tǒng)部署了應用程序接口,以實現(xiàn)良好的擴展性和實用性�；诒鞠到y(tǒng)收集的數(shù)據(jù)集,我們開發(fā)了對應的數(shù)據(jù)挖掘功能,構建了蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡。為了適應不斷出現(xiàn)的新的蛋白質(zhì)組學質(zhì)譜方法,本研究在Firmiana開發(fā)了一系列的定性定量軟件。本論文詳細地介紹了超短動態(tài)排除周期的質(zhì)譜方法。在該方法的基礎上,本研究開發(fā)了定量算法,包含基于母離子和子離子離子流重構定量,子離子定量的強度加和定量等模塊。將此算法應用與超短動態(tài)排除周期的質(zhì)譜方法后,有效地提升了提高蛋白質(zhì)組的定量準確度,證明了本系統(tǒng)的實用性和擴展性�；谠破脚_的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的研究,將會更有力的推進蛋白質(zhì)組學的發(fā)展,更有利地服務于精準醫(yī)學和人類大健康。
【學位單位】：華東師范大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TP393.09;Q51
【部分圖文】：

圖１－１常見的基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)組學分析方法逡逑者將樣本中的蛋白質(zhì)提取并分離純化，然后通過酶解等方，再經(jīng)過液相色譜等技術將肽段的混合物進一步按照物分離后的樣品送入質(zhì)譜中鑒定樣品中肽段的構成，最后肽段匹配回蛋白質(zhì)，以評估樣本中的蛋白質(zhì)組成。逡逑離技術逡逑質(zhì)組樣品的復雜性，即使用質(zhì)譜方法進行分析，也存在題。為了實現(xiàn)高通量、快速的蛋白質(zhì)組定性，定量分析，蛋白質(zhì)樣品分離技術。蛋白質(zhì)樣品分離技術分為蛋白質(zhì)分

質(zhì)譜技術的檢測原理是通過測定質(zhì)荷比（ｍ／ｚ）來鑒定出不同的離子的相對逡逑分子量《通常來說，質(zhì)譜儀由進樣系統(tǒng)、離子源、真空系統(tǒng)、檢測器、質(zhì)量分析逡逑器等五部分組成（圖１－２）。其中離子化源和質(zhì)量分析器是質(zhì)譜中最重要的兩個核逡逑心部件。逡逑■邋ｉ邋十邋＋邐Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ邋Ｃｏｌｌｓｉｏｎ邋Ｃｅｌｌ邋Ｍａｓｓ＾＾ｙｚｅｒ逡逑Ｉｎｌｅｔ邋ｓｙｓｔｅｍ邐Ｈ邋邐邋（ＴＱＦ）逡逑（ＨＰＬＣ）邐｜邐——邋ＣＺ１邋Ｄｅｔｅｃｔｏｒ逡逑１邋ｎｎｎ邐Ｄ邋ｎ邋ｎ邋０邐０邋Ｉｎ邋ｎ邋ｎ邋ｎ邋ｎ逡逑Ｉｏｎ邋ｓｏｕｒｅｃｅ逡逑（ＥＳＩ）逡逑ｒ￣＾邐１邋ｉ邐邐１邋ｉ邐邐邋１邐／逡逑＋邐１邐１邋ｉ邋／逡逑Ｖａｃｕｕｍ邋ｓｙｓｔｅｍ邐＼邐／逡逑圖１－２串聯(lián)質(zhì)譜基本結構逡逑通常進樣系統(tǒng)與高效液相色譜連接，負責將高效液相色譜中分離過的樣品送逡逑入到質(zhì)譜儀中。逡逑離子源的作用是將送入的樣品進行離子化。在生物大分子分析質(zhì)譜中，蟲要逡逑有基質(zhì)輔助激光解析電離質(zhì)譜和電噴霧電離質(zhì)譜兩種�；|(zhì)輔助激光解析電離是逡逑利用固體基質(zhì)分子與樣品分子分散混合，基質(zhì)分子在激光的照射下吸收激光能量，逡逑并轉變成基質(zhì)的電子激發(fā)能，瞬間使固態(tài)基質(zhì)蒸發(fā)轉變成氣態(tài)，樣品分子解吸附逡逑發(fā)生電荷轉移，使樣品分子電離隨之進入氣相。電噴霧離子化是在離子蒸發(fā)”逡逑原理上發(fā)展起來的一種離子化方法，通過毛細管置于高Ｈ電場中將樣品噴灑出去，逡逑由于流出的液體較少，在電場和輔助氣的作用下，形成許多噴霧）Ｋ的帶電荷微液逡逑滴。當液滴中的溶劑不斷蒸發(fā)之后

統(tǒng)計分析工具。逡逑我們總結了上述１５個蛋白質(zhì)組學數(shù)據(jù)分析乎合的功能，并按照主要功能劃逡逑分為Ｈ大塊（圖１－４）：藍色的部分表錄看重于數(shù)據(jù)托管方面，黃色的部分著重于逡逑數(shù)據(jù)處理，而

本文編號：2818621