巴氏杆菌和奈瑟氏球菌中的DNA uptake信号序列的进化研究

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作为生物的主要类群之一,细菌是大自然界中生物种群数量最多的一类。目前,许多研究发现细菌的营养方式有自养和异养。而在大量细菌中,几乎所有的细菌有一种自然的能力,为了适应周围的环境,就从环境中摄取其他细菌的DNA序列,吸收到自己的基因组中成为自身基因组的一部分,这就是所谓的基因横向转移。   基因发生横向转移很可能与物种的进化有关,许多细菌为了适应周围的环境而从周围环境中摄取有利于自身发展的基因,以达到自身的有利生存。在细菌中,有两类细菌,Neisseria属和Pasteurellaceae科,有一个很明显的特征。它们摄取DNA序列时,在它们的基因组中总有一个信号序列,我们把这样的信号序列就叫做DUSS(DNA uptake signal sequences)。对Neisseria,属的细菌来说,它们摄取的DNA序列有一个信号,即长度为10的短串5-GCCGTCTGAA-3序列;对于Pasteurellaceae科的细菌来说,在摄取其他细菌的DNA序列中,总有一个长度为9的短串5-AAGTGCGGT-3序列。   本文基于对两类细菌中DUSS的统计分析,探究DUSS在两类细菌进化中的意义。我们的兴趣主要是DUSS在基因组中的分布特征,如DUSS在完全基因组中的位点分布,以及分别在编码区域和非编码区域的分布。主要研究编码区域中的阅读框的相位偏好以及非编码区域的发夹结构。基于在两类细菌中对DUSS的分析,在其他细菌完全基因组中寻找DUSS-like序列片断,进而了解DUSS在物种进化中的意义。   文章的最后部分,基于对DNA序列的数值刻画所得到的S/S对称矩阵,给出了一种序列的比较方法。通过构造向量来描述对应的DNA序列,进而分析序列的相似性。我们所提出的方法,突出了其广泛性与灵活性的优点,是序列比较研究的一种有效方法。使用该方法,对Neisseria属和Pasteurellaceae科的50Sribosomal protein L34的DNA序列进行比较分析,展示了该方法的实用性。
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