六种鱼类营养代谢性疾病相关基因的挖掘、系统生物学比较及网络平台构建

来源 :河南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gzsee
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
集约化养殖条件下鱼类营养代谢性疾病频发,如何防治是目前亟待解决的问题。鱼体脂肪过度蓄积和脂肪肝等营养代谢性疾病的病因和发病机制极其复杂,是内部遗传和外部环境共同作用所导致的能量代谢障碍性疾病。现有研究多集中在饲喂方式、食物和药物等外界环境因素上,而遗传基因层面的研究仍有一定的局限。寻找营养代谢性疾病相关基因,研究其生物学功能和作用机理已引起水产养殖学界和业界的关注和重视。高通量测序技术为研究者提供了海量的基因信息,如何有效的挖掘、分析和存储数据并用于疾病的防治显得尤为重要。目前,鱼类营养代谢性疾病相关基因数据库的开发和利用仍处于研究的初期。据此,本研究选取斑马鱼(Danio rerio)、鲤(Cyprinus carpio)、河鲀(Takifugu rubripes)、大黄鱼(Larimichthys crocea)、尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)及虹鳟(Oncorhynchus mykiss)共6种主养经济鱼类为研究对象,综合利用生物信息学和比较基因组的方法挖掘分析现有数据库及文献报道中的营养代谢相关基因,构建6种鱼类营养代谢性疾病相关基因数据库,搭建在线网络平台用于存储数据。主要研究结果如下:1、NCBI,Ensembl及KEGG数据库鱼类基因组调研分析在NCBI数据库获取了800种鱼类的基因组信息,发现非洲肺鱼(Protopterus annectens)的基因组最大(40054.3Mb);明晰了组装到染色体水平的186种鱼类的染色体数目,其中,71种鱼类有24对染色体。在Ensembl数据库下载了20个目78种鱼类的基因组数据,发现鲈形目(Perciformes)的鱼类最多(28种)。在KEGG数据库收集了67种鱼类的营养代谢相关基因。整合三个数据库信息,去除重复基因,明确现有数据库中803个鱼类基因组信息。2、六种鱼类营养代谢性疾病相关基因数据库的构建首先,在KEGG数据库中,分别获取了斑马鱼、鲤、河鲀、大黄鱼、尼罗罗非鱼及虹鳟基因组中2141、566、1131、1669、1283和1483个营养代谢通路相关基因。然后,以OMIM数据库中人类的疾病基因为数据基础,得到了斑马鱼(789个)、鲤(1386个)、河鲀(672个)、大黄鱼(725个)、尼罗罗非鱼(816个)及虹鳟(1236个)基因组中的疾病相关基因。第三,调研2016年以来2037篇文献,分别收集了6个物种中2310(斑马鱼)、2882(鲤)、1552(河鲀)、1639(大黄鱼)、1741(尼罗罗非鱼)及2688(虹鳟)个与营养代谢性疾病相关的基因。最后,合并KEGG数据库、OMIM数据库和文献报道三种来源的基因,构建分别包含4583(斑马鱼)、6287(鲤)、3290(河鲀)、3548(大黄鱼)、3816(尼罗罗非鱼)及5708(虹鳟)个基因的鱼类营养代谢性疾病相关基因数据库。功能注释结果表明上述基因主要参与调控氧化磷酸化、MAPK信号通路、甘油磷脂代谢及Fox O信号通路等KEGG代谢通路。3、六种鱼类营养代谢性疾病相关基因的系统生物学比较系统生物学比较发现51.6%以上的基因在六个物种中均保守存在,说明不同鱼类基因组中的营养代谢性疾病基因相对保守。DAVID和GO功能注释结果表明,上述保守基因主要参与氧化磷酸化,甘油磷脂代谢及磷脂酰肌醇代谢等KEGG代谢通路。此外,大黄鱼(LOC113746563),尼罗罗非鱼(LOC100708749、LOC100694817、LOC109194411和LOC100695187)和虹鳟(LOC110530172、LOC110499938、il4/13a)基因组中共有8个物种特异性基因。初步分析各个物种特异性基因,发现它们在氨基酸代谢及免疫反应等生物学过程中发挥重要作用,可作为营养代谢性疾病治疗的新的候选基因。4、搭建鱼类营养代谢性疾病相关基因数据库网络平台利用JavaEE、Bootstrap3、MySQL 5.7和Apache-tomcat-8.5.70搭建鱼类营养代谢性疾病相关基因数据库网络在线平台。该平台是一个免费的基因查询、下载和分析的综合平台,不仅收集了斑马鱼、鲤、河鲀、大黄鱼、尼罗罗非鱼及虹鳟基因组中27232个营养代谢性疾病基因数据,还提供在线检索6个物种各基因功能注释、代谢通路以及在其他5个物种中直系同源物等相关信息的功能。综上所述,本研究以KEGG、OMIM和文献汇报的营养代谢性疾病相关基因为基础,首次构建了斑马鱼、鲤、河鲀、大黄鱼、尼罗罗非鱼及虹鳟的鱼类营养代谢性疾病相关基因数据库网络平台。系统生物学比较发现尽管六种鱼类基因组中的鱼类营养代谢性疾病相关基因高度保守,仍存在8个物种特异性基因,这些基因可作为鱼类营养代谢性疾病的个性化治疗靶点。研究结果可为鱼类营养代谢性疾病的治疗和预防奠定坚实的数据支撑。
其他文献
豫剧,又称河南梆子,是我国第一大地方戏剧种。早期的豫剧流派以地域作为依据,划分为祥符调、豫西调、豫东调和沙河调。二十世纪二十年代前后,交通的日益发展和开封各大剧团的建立为各地域流派艺人之间的交流提供了便利,各地域流派呈现出合流之像。“分久必合,合久必分”,地域流派合流之后,成熟艺术家的个人演唱风格逐渐成为了豫剧创作者和观众重点关注的问题。1980年,河南省文化局举办了“豫剧流派汇报演出”,被视为正
学位
芸薹属(Brassica)中包含世界第三大油料作物油菜籽、中国主要蔬菜作物大白菜等众多经济作物,与人们生产生活密切相关。随着生物学研究范式的转变,对基因组信息的深入挖掘和解读已成为现代育种改良研究的核心。为改善芸薹属内单物种逐步紧缩的遗传基因组资源库,大量研究者从芸薹属物种间广泛的可育性出发,致力于实现属层面的系统性研究。但基因组数据的快速增长,为多物种比较基因组分析带来了呈指数级增长的计算开支,
学位
猪瘟(Classical Swine Fever,CSF)是一种高度传染性猪疫病,几乎在全世界范围内流行,给生猪养殖造成重大损失。近年来,由于非典型猪瘟增多、猪瘟与其他病毒混合感染以及疫苗免疫失败等现象频繁发生,使得猪瘟在我国一直难以被根除。如何不依赖实验设备进行快速可靠地现场检测,从而实现对猪瘟有效地预防与控制,成为养殖行业及科研工作者们亟待解决的问题。而如今,Cas9、Cas12和Cas13蛋
学位
棉花是我国第一大经济作物,其棉纤维、棉籽都具有重要经济价值。目前世界上栽培棉种主要是异源四倍体陆地棉(Gossypium hirsutum),提高纤维品质是当前陆地棉育种工作重要方向之一。全面了解棉花种质资源的遗传变异和群体结构,挖掘和解析纤维品质相关位点和候选基因,对陆地棉纤维品质性状的遗传改良具有重要意义。本研究收集了4,180份棉花群体重测序数据,构建了大规模群体变异图谱,系统地解析了不同棉
学位
繁殖力是奶牛重要经济性状。随着奶牛单产水平的提高,繁殖力呈下降趋势,合理运用繁殖管理技术是提高奶牛繁殖力的有效手段。双同期和单同期是两种应用广泛的定时输精程序,但其对奶牛繁殖调控效果报道不一致,导致实践中缺乏科学依据。因此,本研究选择14777头荷斯坦奶牛进行双同期或单同期处理,通过相关性分析、回归分析和生存分析等,研究两种程序在不同胎次和环境下的繁殖调控效果,为合理选择奶牛定时输精程序提供科学依
学位
马铃薯(Solanum tuberosum L.)作为一种粮、菜、饲及工业原料作物,在促进经济发展和保障粮食安全中发挥着重要作用。西南地区是我国马铃薯主产区之一,包括湖北西部的恩施一带、川西高原、云南和贵州等地,普遍存在镉(Cd)污染问题,部分地区马铃薯块茎Cd含量超标。Cd是自然环境中普遍存在且毒性极强的重金属元素,由人类活动引起的Cd污染已成为全球性的环境问题。人体主要通过食物链摄取Cd,因此
学位
鸡球虫病是艾美耳属球虫引起的损害鸡只肠道健康的寄生原虫病,因其感染率高、感染范围广、很难彻底清除、严重影响鸡只生长等特性,是危害全世界鸡只健康的重要疾病之一。鸡球虫病给养禽业带来了巨大的经济损失。目前市场上对抗球虫病的治疗方式主要为在饲料中添加抗球虫药,但因药物使用不当等原因,许多抗球虫药已加速产生抗药性,现如今急需研制出新型抗球虫药与已有的抗球虫药进行轮换交替使用,从而抑制球虫病爆发的同时缓解其
学位
近年来,二维材料因其独特的光电特性引起了科研工作者的广泛关注。相比于块体材料,二维材料往往有着更高的载流子迁移率和光学透过性。但是单层的二维材料自身也会存在一些不足,如石墨烯的零带隙半金属特性;硒化铟的低的空穴迁移率等。使用二维材料构建范德华异质结不但能克服单个二维材料的缺点,而且能够获得单层材料所不具备的优良特性。比如,通过构造graphene/BN/MX2(M=Mo,W;X=S,Se)范德华异
学位
近几年,随着新型冠状病毒的出现和患者人数的增加,如何控制疫情成为了每个国家的首要任务。我国率先采用“老药新用”的方法证实了现存的一些药物对新冠病毒的存活有抑制作用,主要包括利巴韦林、氯喹、法匹拉韦、硝唑尼特等。但是这些药物除了能治疗疾病以外,长期或者过量服用会给机体带来副作用。为了探讨服药导致的副作用产生的机制,本论文选用利巴韦林为实验药物,以小鼠为动物模型开展体内与体外联合分析小鼠出现不良反应的
学位
N6-甲基腺嘌呤(m~6A)作为m RNA内部最丰富的一种修饰形式,受到甲基转移酶(writer)和去甲基化酶(eraser)的可逆调控,并通过甲基化阅读蛋白(reader)发挥功能。在m RNA的稳定性、出核运输、可变剪接和翻译调控等过程中发挥着重要作用。目前,m~6A修饰已被证明对动植物的某些重要发育过程至关重要。然而,关于植物中m~6A的时空动态修饰的信息非常有限,尤其是在水稻等重要农作物中
学位