本文關鍵詞：基于生物信息學的結核分枝桿菌分子流行病學調查及診斷靶標簇系統(tǒng)平臺的建立

  更多相關文章： 結核分枝桿菌 可變數目串聯重復序列 必需基因簇 文獻計量法 信息通路富集法 診斷靶標

【摘要】：結核病在發(fā)展中國家的死灰復燃已成為全球倍受關注的重大公共衛(wèi)生問題，結核病的高漏報率、蔓延及區(qū)域擴大化等均與其檢測水平的局限性有密切關聯。目前結核病的檢測現狀不容樂觀，還停留在標本涂片、結核分枝桿菌培養(yǎng)(需4-6周)、X線、CT檢查、血沉、結核菌素試驗等綜合分析上，然而，這些傳統(tǒng)的診斷方法對結核病的發(fā)現率僅為32%。基因檢測技術對結核分枝桿菌的應用尚處于發(fā)展階段，缺乏高敏感和特異的檢測靶標。此外，結核分枝桿菌的基因型及表型極其復雜和多變，已發(fā)現的致病基因和已用于檢測的基因不能應對疾病早期診斷的新要求。因此，迫切需要高通量篩選結核分枝桿菌診斷靶標，為建立敏感、特異、快速檢測技術奠定分子基礎，，實現結核病的早預防、早發(fā)現、早治療。 本文先對吉林省地區(qū)的結核病進行分子流行病學調查，然后以結核分枝桿菌全基因組數據為基礎，利用信號傳導網絡的動態(tài)模擬，調控中樞節(jié)點分子的高通量注釋及信號傳導蛋白耦聯等手段實現結核分枝桿菌必需基因簇及診斷靶標譜的高通量篩選，為結核分枝桿菌的早期診斷提供分子基礎，最后通過吉林省地區(qū)的結核分枝桿菌臨床菌株進行驗證。 本論文具體研究內容如下： 1、通過VNTR的17個位點(MIRU12個位點和ETR5個位點)對吉林省21株結核分枝桿菌臨床株進行了基因分型。5個ETR-VNTR位點僅將菌株分為6個基因型，HGDI為0.7381；12個MIRU-MIRU位點及12個MIRU位點與5個ETR位點結合后都將菌株分為8個基因型，HGDI均為0.8619。通過VNTR位點等位基因多樣性(h)分析結果，發(fā)現了MIRU26、40、10、27、31、39這6個在吉林省地區(qū)分型效果比較好的位點。在本次研究的21個菌株中，有11株為北京株，占全部菌株的52%，說明吉林省地區(qū)北京型基因型流行嚴重；通過12個MIRU位點繪制進化樹且結合社會調查表，發(fā)現可能有3株外來菌株感染。 2、本研究以結核分枝桿菌全基因組數據為基礎，利用其信號傳導網絡的動態(tài)模擬，篩選到857個可能的必需基因；然后通過對其信號通路數量及基因功能的注釋分析，以及文獻計量法的驗證，發(fā)現55個尚未證實的但極有可能是必需基因的基因；最后對文獻計量法驗證的696個基因及55個pathway富集法篩選的基因(共751個必需基因)，通過操縱子高通量篩選數據庫DOOR及信息通路代謝網絡數據庫KEGG對結核分枝桿菌的必需基因簇及相關信號傳導網絡進行注釋，以及必需基因上相應功能域的預測和必需基因功能的分類；同時對結核分枝桿菌其他4個標準菌株的必需基因進行預測，建成了結核分枝桿菌必需基因數據庫，最終建立了結核分枝桿菌診斷靶標簇系統(tǒng)平臺，為研發(fā)新型抗結核藥物及新診斷方法提供理論基礎。 3、PCR是一種簡便、快速、靈敏、特異的基因診斷技術，可以應用于結核病的診斷，但由于其診斷靶點的特異性及穩(wěn)定性不強易導致出現假陽性、假陰性，因此限制了其廣泛應用。如果診斷靶點是必需基因，而必需基因保守性極高，一般不會發(fā)生變化，因此診斷靶點的穩(wěn)定性可以極大提高；同時我們需要篩選出只在結核分枝桿菌中存在，而在其他微生物中不存在的基因，這樣的基因作為診斷靶標其特異性是非常敏銳的。本研究在結核分枝桿菌必需基因診斷靶標簇系統(tǒng)平臺的基礎上，通過結核分枝桿菌的泛基因高通量掃描、文獻計量法篩除重復基因及側翼序列的穩(wěn)定性檢測，篩選出Rv1513、Rv1974和Rv3738作為結核病的潛在的診斷靶標。我們通過結核分枝桿菌臨床株對這3個基因進行了驗證，同時把早期與結核病癥狀相似疾病的哮喘、肺炎和肺癌也進行比較。最終我們選取這3基因個作為結核病的新的潛在診斷靶標。
【關鍵詞】：結核分枝桿菌 可變數目串聯重復序列 必需基因簇 文獻計量法 信息通路富集法 診斷靶標
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：R181.3
【目錄】：

• 中文摘要4-8
• Abstract8-18
• 第一章 緒論18-57
• 1 結核病的危害及現狀18-28
• 2 結核病的分子流行病學的研究進展28-37
• 3 必需基因的研究進展37-43
• 4 結核分枝桿菌診斷方法的研究進展43-52
• 5 生物信息學在微生物領域的應用52-57
• 第二章 基于可變數目串聯重復序列的結核病分子流行病學調查57-88
• 1 實驗菌株58-59
• 2 實驗儀器和試劑59-61
• 3 實驗方法61-66
• 4 實驗結果66-80
• 5 討論80-88
• 第三章 基于 pathway 偶聯的結核分枝桿菌必需基因簇的高通量篩選及數據庫的建立88-122
• 1 數據下載及網絡資源90-91
• 2 實驗方法91-94
• 3 實驗結果94-110
• 4 討論110-122
• 第四章 結核分枝桿菌診斷靶標簇的泛基因組掃描及臨床驗證122-138
• 1 實驗菌種123
• 2 實驗試劑和器材123-126
• 3 實驗方法126-130
• 4 實驗結果130-134
• 5 討論134-138
• 第五章 結論138-140
• 參考文獻140-176
• 附表176-182
• 作者簡介182
• 在學期間發(fā)表的科研論文182-184
• 致謝184-185

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前7條

1 丁志鑫;車南穎;張旭霞;崔喜艷;李傳友;;結核分枝桿菌差異區(qū)基因功能研究及其應用進展[J];臨床肺科雜志;2012年03期

2 曹廷明;賈紅彥;杜鳳嬌;劉洋;劉忠泉;馬s

本文編號：1092423