基于生物信息技术的生物钟基因图谱绘制开题报告

 2021-08-08 10:44:17

1. 研究目的与意义

目的:使用生物信息学将以报道的基因的上游序列(-5000-0bp)从NCBI下载,利用统计和生物信息学相结合的方法把所有基因的E-box找出,并根据基因功能和搜索到的E-box两层关系绘制成网络图.意义:为下一步寻找未知的生物钟基因奠定基因理论基础。

2. 国内外研究现状分析

1993年,余万霰中标我国第一个国家自然科学基金有关时间生物学(生物钟)课题研究项目,科学家识别出一些联合起来作为机体的计时器、调控我们所谓的生理节奏的基因。现在,研究人员证明,同是这些基因当在癌细胞中激活时,会影响癌细胞的增殖。生物钟基因通过自身的转录、翻译和调控形成近日节律的过程,并且生物钟基因在心血管系统中的重要地位。生物钟基因突变可使机体昼夜周期延长或缩短,从而造成机体与环境失同步,可以导致类似精神分裂症、双相障碍、神经症等疾病的临床表现。同时,我们在临床上能观察到许多精神分裂症患者有生物节律的改变,例如睡眠节律严重改变,主要是睡眠-觉醒节律、快速动眼睡眠以及慢波睡眠。日本名古屋大学研究人员最近在藻类体内发现了6个生物钟基因,这项成果可能有助于科学家研究生物钟的进化。

3. 研究的基本内容与计划

内容:人体结构不仅存在于空间,而且存在于时间中。由于地球每24 h自转一周,因此生物体内的各种功能都有明显的24 h昼夜节律。在长期生物进化过程中,生物机体内发育分化出一个特殊的器官生物钟来协调各种不同组织与器官的昼夜节律。E-box(CACGTG)是生物钟基因之间关联的纽带,它存在于基因的上游启动子区域,生物钟关键基因Bmal1和Clock通过形成二聚体结合到E-box上来激活启动子上游存在E-box的基因的表达。同时存在另外一种生物钟基因Per1/2,Cry1/2, 他们可以通过连接到Bmal1/Clock的二聚体上来终止二聚体的活性从而抑制了基因的表达。这样就形成了一个正向与负向的调节,就构成了生物钟以及生物钟控制基因的表达的节律性。在许多生物钟基因(例如Bmal1)的启动子上游也存在E-box,这样就构成了一个自身的调节。计划:大量阅读文献,了解基因图谱原理,下载大鼠全基因组信息和生物钟相关基因信息方案拟定要求: 搭建linux web服务器,使用Gbroswer等基因组可视化软件显示大鼠基因组信息实验数据采集预处理要求:从ncbi下载大鼠全基因组序列信息和生物钟相关基因序列信息结论要求:建立大鼠基因组浏览器,通过图谱分析生物钟基因间相互关系。

4. 研究创新点

一种由生物钟控制的基因会对哺乳动物通过高脂肪食物增加体重产生影响,我们也可以称之为夜蛋白基因,生物钟是身体内部的时钟,它们通过控制能量、警惕性、生长、情绪和衰老的影响来调节器官和活动、休息周期,生物钟基因的研究涉及衰老、时差、睡眠障碍、轮班工作和节食等问题。这项成果如果研究成功的话,可以调整好我们的生物钟,对我们今后的生活起到积极的作用。因此,我们要弄好生物钟基因图谱,对于我们今后的生活都有很大帮助。

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