皰疹病毒基因水平轉(zhuǎn)移與系統(tǒng)進(jìn)化的研究.pdf

1、基因水平轉(zhuǎn)移是病毒基因組進(jìn)化的一個重要動力，也是病毒獲得新基因的重要來源，許多獲得的新基因參與了宿主防御、免疫逃避、抗凋亡和細(xì)胞增殖調(diào)控等功能。因此對基因水平轉(zhuǎn)移的研究在物種進(jìn)化分析、基因功能預(yù)測等方面具有重要作用，同時有助于更好地了解病毒與宿主的關(guān)系，解析病毒感染的機(jī)制，在醫(yī)藥研究上也具有重要的實(shí)踐指導(dǎo)意義。隨著基因組測序計劃的實(shí)施，很多皰疹病毒全基因組序列都已完成測序。利用全基因組序列信息，對皰疹病毒系統(tǒng)進(jìn)化進(jìn)行分析，能夠有效地避免

2、單基因分析中碰到的基因水平轉(zhuǎn)移的干擾、直系同源基因的難于確定及進(jìn)化中部分高變異率等問題。本論文利用生物信息學(xué)的方法預(yù)測了皰疹病毒中可能存在的水平轉(zhuǎn)移基因，并應(yīng)用全基因組序列數(shù)據(jù)對皰疹病毒作了系統(tǒng)進(jìn)化分析。 論文的第一部分使用了三種方法對皰疹病毒中水平轉(zhuǎn)移基因進(jìn)行了預(yù)測。其中兩種方法是通過分析基因中核苷酸組分來進(jìn)行預(yù)測，一種方法使用SPSS中的判別模塊來進(jìn)行判別分析，另一種是使用支持向量機(jī)來進(jìn)行判別分析。以哺乳動物皰疹病毒中20個

3、保守基因作為非水平轉(zhuǎn)移基因數(shù)據(jù)集、以4種哺乳動物中的保守基因作為水平轉(zhuǎn)移基因數(shù)據(jù)集，輸入SPSS的判別模塊或SVM<'light>中的學(xué)習(xí)程序(svm learn．exe)，得到判別函數(shù)或分類器文件，然后用判別函數(shù)或分類器對待測基因進(jìn)行預(yù)測。兩種方法預(yù)測的準(zhǔn)確率均在90％以上，而且由于每個基因是用一個4<'3>或4<'2>維的矢量來表示，需要處理的數(shù)據(jù)量比以往大為減少，個人計算機(jī)就能完成。在這兩種方法中，后種方法預(yù)測的準(zhǔn)確率更高些，而且

4、達(dá)到同樣的預(yù)測準(zhǔn)確率，需要處理的數(shù)據(jù)量更少些。用這兩種方法在所有待測基因(2721個)中共預(yù)測出350個水平轉(zhuǎn)移的基因，其中用SPSS判別的方法預(yù)測出141個，而用SVM判別的方法預(yù)測出302個，兩種方法都預(yù)測出的基因有93個。在這350個基因中其中275個來自Gamma亞科，63個來自Beta亞科，12個來自Alpha亞科。雖然被預(yù)測出來的基因中多數(shù)的功能是未知的，但很多功能已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)或預(yù)測的基因多編碼糖蛋白或膜蛋白。所有預(yù)測出的水平

5、轉(zhuǎn)移基因中，62個基因是被先前的文章預(yù)測過為水平轉(zhuǎn)移基因或發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞中有同源基因存在從而推測其可能為水平轉(zhuǎn)移基因，其余288個基因是在本文中首次預(yù)測的水平轉(zhuǎn)移基因，在這288個基因有14個基因已被發(fā)現(xiàn)參與了免疫、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞增殖調(diào)控等方面的功能。本論文用于預(yù)測水平轉(zhuǎn)移基因的另一種方法就是通過相似性搜索的方法，尋找在非病毒物種中存在的與皰疹病毒同源的基因，發(fā)現(xiàn)了23組蛋白家族可能是水平轉(zhuǎn)移進(jìn)入病毒中的基因表達(dá)的，并對其中14組蛋白家族的

6、分子進(jìn)化進(jìn)行了研究，對它們可能的起源及起源的相對時間進(jìn)行了推測。在這23組蛋白家族中，14組是在上面兩種方法中預(yù)測過的。為了避免水平轉(zhuǎn)移基因等因素對皰疹病毒系統(tǒng)進(jìn)化分析的影響，論文的第二部分采用基于全基因組序列的系統(tǒng)進(jìn)化分析方法對45株皰疹病毒的系統(tǒng)進(jìn)化分析進(jìn)行了研究。文章采用四種基于全基因組序列的分析方法：1、基于全基因組序列的保守基因分析方法；2、基于矯正了寡肽頻率；3、基于局部相似性搜索的方法；4、基于基因內(nèi)容(gene cont