复杂生物性状局部基因网络构建方法的研究.pdf

复杂生物性状局部基因网络构建方法的研究 P r e l i m i n a r ys t u d yo nt h em e t h o dt oc o n s t r u c tl o c a lg e n e n e t w o r kf o rc o m p l e xb i o l o g i c a lp h e n o t y p e s 专业名称：食品科学 指导教师姓名：张治洲教授 研究生姓名：王芸 申请学位级别：工学硕士 论文提交日期：2 0 0 9 年2 月 论文课题来源：校应用性研究项目 学位授予单位：天津科技大学 津科技大学 位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所 取得的成果除文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人 或集体己经发表或撰写的成果内容，也不包括为获得天津科技大学或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料对本文研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担 一、- ‘斗 作者签名：嘭乏 日期：w 6 q 年3 月以日 f 知识产权和专利权保护声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师具体指导下并得到相关研究 经费支持下完成的，其数据和研究成果归属于导师和作者本人，知识产权单位 属天津科技大学；所涉及的创造性发明的专利权及使用权完全归天津科技大学 所有。

本人保证毕业后，以本论文数据和资料发表论文或使用论文工作成果时 署名第一单位仍然为天津科技大学本人完全意识到本声明的法律后果由本人 承担 ^ 舸 作者签名：衫盖 E l 期：切D 产乡月M 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，同意公布论文的全 部或部分内容，允许论文被查阅和借阅本人授权天津科技大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存和汇编本学位论文 保密lJ ( 请在方框内打“√”) ，在年解密后适用本 授权书 本学位论文属于 ． 不保密1 日( 请在方框内打“√”) 作者签名：o 芝、日期：、／p 降歹月“日 刷醛氆删 嗍～铲妒舭 | 模式，并且运用构建的 局部基因网络模式作为分析复杂生物性状分子机制的手段选取高血压、长寿和胚胎 干细胞的敏感基因作为研究对象，搜集并整合大量生物信号通路等基因相关信息，使 用K E G G 数据库提供的K G M L 图解基因网络编辑器和O s p r e y 软件，对这四种复杂生 物性状的敏感基因之间的关联性做了初步分析，得到以下结论： l 构建的高血压局部基因网络模式，包含2 2 条信号通路作为连线，1 5 个基因作为 节点，建立了6 4 种连接方式的局部基因网络模式。

随机选择其中的一种连接方式， 构画出了一张包含4 7 个基因、9 条信号转导通路的高血压局部基因网络图，其中， M A P Ks i g n a l i n g p a t h w a y ，P u r i n em e t a b o l i s m ，C a l c i u ms i g n a l i n gp a t h w a y 和 A d i p o c y t o k i n es i g n a l i n gp a t h w a y 分别控制多糖代谢、葡萄糖代谢和游离脂肪酸的代谢 2 应用基因芯片技术分析得出，L E P R 、P L C 、N C X 基因表达值上调与G L U T l 、 V E G F 、G P C R 、G S 、P K G 、R A P l A 、A K T 、P R K A R 2 B 、A D A 、A M P K 、A G T 、G U C Y 基因的表达值下调 3 构建出人类长寿局部基因网络模式包含2 2 3 种连接方式，1 9 条信号通路，8 个人 类长寿基因，5 个连接基因和一个化合物( c 0 0 0 9 7 ) ，以一种连接方式为依据得到人 类长寿局部基因网络图，包含1 7 个基因和2 个化合物。

4 建立了线虫长寿基因网络，包含3 8 个基因，6 条信号通路，运用芯片数据分析， 发现有六个基因a g e ．1 ，c y c ．1 a a k 一2 ，l e t - 3 6 3 ，c s t ．1 ／M S T 和出．1 表达值的下调有助于延长 寿命 5 建立了胚胎干细胞基因网络图，包含2 3 个蛋白质和2 0 个基因利用芯片数据分 析，得出S O X 2 、O C T ．4 基因表达值上调，I G F ．2 、O C T - 4 基因表达值下调 关键字：局部基因网络，高血压，长寿，复杂生物性状，信号通路，营养代谢 模块 A B S T R A C T T h ep u r p o s eo ft h es t u d yw a st os e tu pap r o t o c o lt oc o n s t r u c tt h el o c a lg e n en e t w o r k p a U e mo fs e v e r a lc o m p l e xb i o l o g i c a lp h e n o t y p e s ，a n da n a l y z et h em o l e c u l a rm e c h a n i s mo f c o m p l e xb i o l o g i c a lp h e n o t y p e sb yu s i n g t h e L G N P s ．H y p e r t e n s i o n ，l o n g e v i t ya n d m a i n t e n a n c eo rt r a n s f o r m a t i o no fe m b r y o n i cs t e mc e l lw e r es e l e c t e df o rs t u d y i n gt h e m o l e c u l a rm e c h a n i s mo ft h et h r e ec o m p l e xb i o l o g i c a lp h e n o t y p e s ．W ec o l l e c t e dl o t so f g e n e - r e l a t e di n f o r m a t i o ns u c ha ss i g n a l i n gp a t h w a yf r o mb i o l o g i c a ld a t a b a s e sb yt h e i n t e m e ti nt h ew a yo ft h eb i o i n f o r m a t i c sm e t h o d s ．K G M LE d i t o rg e n en e t w o r kd i a g r a m s f r o mK E G Gd a t a b a s ea n dt h es o f t w a r eO s p r e yv i s u a l i z i n gt h en e t w o r kb e t w e e ng e n ea n d p r o t e i nw e r ee m p l o y e di nt h i ss t u d y ．T h eL o c a lg e n en e t w o r kp a t t e r no ft h ef o u rc o m p l e x b i o l o g i c a lt r a i t sw e r es u c c e s s f u l l yc o n s t r u c t e dt h r o u g ha n a l y z i n gt h er e l e v a n c ea m o n gt h e s u s c e p t i b i l i t yg e n e s ．F i v ec o n c l u s i o n sw e r eo b t a i n e d ： F i r s t l yt h el o c a lg e n en e t w o r kp a t t e m so fh y p e r t e n s i o ni n c l u d e d2 2s i g n a lt r a n s d u c t i o n p a t h w a y s ，a n d15g e n e s ．W es e tu pah y p e r t e n s i o ng e n e sn e t w o r kt h r o u g hs e l e c t i n g c o n n e c t i o n so ft h e6 4k i n d so ft h eL G N P s ．T h i sn e t w o r kc o n t m n e d4 7g e n e s ，9s i g n a l p a t h w a y s ，f o u ro fw h i c hc o n t r o lt h eP o l y s a c c h a r i d em e t a b o l i s m 、g l u c o s em e t a b o l i s ma n d f a t t ya c i dm e t a b o l i s m ． S e c o n d l yt h e r ea r ef i f t e e ng e n e sc h a n g e ds i g n i f i c a n t l yi nm i c r o a r r a ye x p r e s s i o n ．T h e g e n ee x p r e s s i o nl e v e lo fL E P R , P L C ，N C Xi n c r e a s e da n dt h eg e n ee x p r e s s i o nl e v e lo f G L U T l ，V E G F ，G P C I LG S ，P K G ，R A P l A ，A K T ，P R K A R 2 B ，A D A ，A M P K , A G T ，G U C Y w e n td o w ni nm i c r o a r r a y ．T h en e ws e n s i t i v eg e n eo fc o m p l e xb i o l o g i c a lp h e n o t y p ec o u l d b ep r e d i c t e db yt h ea p p l i c a t i o no f g e n ec h i pt e c h n o l o g y ． T h i r d l yt h el o c a lg e n en e t w o r ko fh u m a nl o n g e v i t yc o n t a i n e d19s i g n a l i n gp a t h w a y s ， 17g e n e sa n dt h et w oc o m p o u n d s ．W es e tu pt h eL G N t h r o u g hs e l e c t i n gc o n n e c t i o n so f t h e t w ot ot h ep o w e ro ft w e n t y —t h r e e ( 2 口) k i n d so ft h eL G N P s 。

F o u r t h l yt h eL G 。