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[硕士论文] 张阳阳
细胞生物学 郑州大学 2019(学位年度)
[硕士论文] 赵芳玉
内科学(内分泌与代谢病学) 新疆医科大学 2019(学位年度)
[硕士论文] 叶青
内科学(消化系病学) 新疆医科大学 2019(学位年度)
[硕士论文] 吴永辉
生物化学与分子生物学 华侨大学 2018(学位年度)
[硕士论文] 邓卿
临床检验诊断学 重庆医科大学 2018(学位年度)
[硕士论文] 李婷
教育学;教育技术学 天津师范大学 2018(学位年度)
摘要:由于生物信息学中对基因进行测序的成本大幅下降,尤其是ChIP-chip和ChIP-seq这两种测序技术的广泛使用,使得能够在很短地时间内识别出大量的转录因子的DNA序列,产生了庞大的ChIP基因数据集,这既为研究的进一步发展提供了实验依据同时也带来了很大的挑战。虽然在近几年,第三代测序技术的出现实现了每秒检测出10个碱基,读长可以达到10Kb-15Kb,但是其发展不够成熟,目前已有的数据库中的数据还是少量的,因此,本论文采用的是ChIP数据集作为研究内容。模式生物果蝇在2003年就已经完成基因组的测序,并且随着研究的进行,目前对果蝇基因的认识越来越深入,其具有繁殖速度快、基因易产生变异,产生变异的表征比较明显等特点。所以本论文使用果蝇的数据作为研究对象。
  基因的异常表达可能导致很多疾病的产生,而顺式调控模块产生异常是导致基因异常表达的主要原因,通过整合很多ChIP数据集来识别出基因组中的顺式调控模块,对于构建基因的调控网络、理解基因转录调控的分子机制、乃至理解疾病机理都有重要的意义,但是到目前为止,我们对真核生物的顺式调控模块知之甚少,那么在生物信息学学科领域中在全基因组范围内,利用从头预测的方式对真核生物预测顺式调控模块就更是少之又少。现在,生物信息学者和专家已经设计出了很多种识别顺式调控模块的工具,最常用的方法就是计算机统计的方式,目前最新的从头预测顺式调控模块的方式是DePCRM,但是该算法过于复杂,而且所预测出的顺式调控模块有很多都是假定的,不具有准确性,因此,本论文提出了一种新的研究思路,通过整合来自不同组织、细胞类型和生理阶段以及不同实验条件下的果蝇模式生物ChIP数据集研究其模体共生模式,可以实现生物物种在全基因组范围内对顺式调控模块的从头预测,运用模体发现算法FisherMP、模体相似度量法SPIC以及模体聚类算法CLIMP,通过整合顺式调控模块的各种特定信息,从头预测出果蝇的顺式调控模块。本算法在从头预测果蝇顺式调控模块上与现有的DePCRM算法进行比较,本算法在速度上和准确度上都要优于DePCRM。
[硕士论文] 田然
生物化学与分子生物学 大连医科大学 2018(学位年度)
摘要:在生物体内,维持基因组的稳定性是细胞正常生存的必要条件。然而,有许多外源因素和内源因素会造成DNA的断裂,如细胞代谢产物、UV和电离辐射等。为维持基因组的稳定性,机体进化出了高度保守的应答体系,称之为DNA损伤应答(DNA damage response,DDR)。DNA损伤应答过程包括DNA损伤位点的识别、招募DNA修复复合物到DNA损伤位点、修复受损的DNA、激活细胞周期检验点以及诱发凋亡[1],DNA损伤应答对多个细胞进程都有广泛的影响。为确保足够的时间完成精确有效的DNA损伤修复,细胞周期检验点激活并使细胞周期阻滞。同时,细胞也将激活一些基因的转录,这些基因包括DNA损伤修复和调控细胞周期相关基因。最近研究表明,不仅蛋白编码基因,非编码的基因也在维护基因组稳定性过程中起到重要作用[1-3]。其中长链非编码RNA(long non coding RNA,lncRNA)是一类由RNA聚合酶Ⅱ产生,长度大于200bp的RNA,它们的表达量低,保守性低,且具有组织特异性。当DNA损伤后,DDR相关lncRNA会在转录水平、转录后水平以及RNA降解水平被调控。同样的,lncRNA也可以靶向DDR相关的基因调控其表达。lncRNA可以作为信号、诱饵、导引、支架调控基因表达。近几年来,虽然已经在lncRNA维护基因组稳定性方面做过很多研究,识别了许多参与DNA损伤应答的lncRNA,但lncRNA如何参与DNA损伤应答以及它们的应答机制仍然是未知的。
  在来自清华大学高冠军教授实验室的大力支持下,获得了43株lncRNA敲除的果蝇株。为研究参与DNA损伤应答的lncRNA,采用在辐照后统计生存率和染色体断裂数目的方法,对43株lncRNA敲除果蝇株进行了DNA损伤敏感性的检测,获得了12株具有DNA损伤敏感性的IncRNA敲除果蝇株,初步认为这12个lncRNA可能参与DNA损伤应答。为系统性的筛选出更多参与DNA损伤应答的lncRNA,采用了高通量测序技术,使用野生型w1118果蝇、p53突变果蝇、e2f1突变果蝇的三期幼虫,在生理条件和辐照条件下,获得了242个差异表达的lncRNA。此外,在43株IncRNA敲除果蝇株里面,CR43356在RNA测序结果中出现了差异表达。DNA损伤敏感性检测实验表明,CR43356敲除果蝇株对DNA损伤高度敏感。通过查找FlyBase网站信息,发现CR43356主要在果蝇三期幼虫的翅膀胚芽组织中表达。为进一步探究CR43356参与DNA损伤应答的机制,对CR43356果蝇进行了G2/M检验点检测和凋亡检测,结果发现CR43356参与DNA损伤应答通路中凋亡调控过程。
[硕士论文] 汤玲
生物化学与分子生物学 安徽大学 2018(学位年度)
摘要:胚胎干细胞(Embryonic stem cell,ESC)是一种从囊胚时期内细胞团(Inner cell mass,ICM)中经分离培养的具有多潜能性的细胞。自我更新(Self-renewal)和多向分化(Differentiation)是其重要的两大生物学性质。因此,它已成为筛选药物和制造疾病动物模型的有力工具之一。小鼠胚胎干细胞(Mouse embryonic stem cells,mESCs)自1981年成功建系以来,就已经成为研究者应用最多的理想实验模型之一,近些年的不断探索发现,胚胎干细胞的广泛应用为我们研究哺乳动物胚胎发育机制、细胞组织的定向分化提供了广泛的思路,也为医学和生物学的研究发展做出了巨大贡献。
  目前,mESCs自我更新性质的维持可通过两种方法培养,其中比较经典的是LIF/Serum的培养条件。我们将LIF(Leukemia inhibitor factor)这种白血病抑制因子添加到培养液中后,会激活LIF介导的信号通路,从而活化这条信号转导系统中的一系列基因,它们共同发挥作用将mESCs维持在自我更新的状态,并具有保持其多向分化的能力。有文献报道,Sp5是LW/STAT3信号通路中STAT3下游的直接靶基因,在无LIF的培养条件下,上调Sp5的表达可以将mESCs维持在不分化的状态,但Sp5是怎样发挥这项功能的,到目前为止,还不清楚。所以,为了进一步探究Sp5维持mESCs未分化的具体分子机制,完善这条信号转导通路,使人们更好的理解mESCs自我更新与分化的关系,我们研究方向就明确了。本实验主要分两大部分进行:其一,筛选Sp5下游的直接靶基因;其二,对筛选的靶基因和Sp5自身的结构展开一系列的功能性验证实验。
  首先,为了筛选出这些基因,我们利用PiggyBac(PB)载体成功构建了带有HA标签的过表达Sp5(PB-Sp5)的46C细胞系。因为之前有文献报道,过表达Klf2/4/5,Nanog,Gbx2,c-Myc,Tfcp2l1,Tbx3基因[9-20],可以在无LIF的培养条件下维持mESCs自我更新,为了探究Sp5是否通过这些基因将mESCs维持在不分化的状态,在过表达Sp5的实验组及其对照组的mESCs中,我们用qRT-PCR在转录水平上分别检测以上基因的相对表达量,结果显示Nanog和Klf2的表达量明显升高。为了进一步确定Sp5的候选基因,我们又构建了Sp5敲低和敲除细胞系,同样用qRT-PCR在转录水平上检测Nanog和Klf2的表达量,最终确定Nanog是Sp5的靶基因。除此之外,结合染色质免疫共沉淀和双荧光素酶报告系统实验显示,Sp5直接调控Nanog的启动子。
  紧接着我们做了一系列的功能性验证实验。看看Sp5到底是不是通过Nanog发挥其维持mESCs自我更新作用的。首先,我们检测Nanog的下调是否对Sp5维持mESCs自我更新的能力产生影响。我们在上调Sp5的细胞系中下调Nanog,将其置于没有LIF的培养基下培养8天,结果发现:(1)没有下调Nanog的对照组细胞能维持较好的干细胞形态,有较高的碱性磷酸酶活性,且高表达胚胎干细胞标志性因子OCT4和SSEA1,而下调Nanog的实验组细胞则分化了。(2)实验组相比较对照组,高表达和分化相关基因,低表达和自我更新相关基因。这些结果都表明:Sp5是通过调控Nanog的表达来维持mESCs不分化形态,换句话说,下调Nanog会损害Sp5维持mESCs自我更新的能力。
  Sp5除了通过调控Nanog的表达发挥功能外,其自身的Zn指结构可能对其发挥作用也产生影响。因为Sp5C端含有3个保守的类似于KLF家族的Zn指结构[21,22]。研究表明,KLF家族(Klf2/4/5)的3个Zn指结构对其维持mESCs自我更新的功能至关重要[23,24],缺失其中任何一个Zn指结构都会影响其发挥功能。于是我们就猜想Sp5的3个Zn指结构是否也具有和KLF家族中(Klf2/4/5)相类似的功能呢?为了验证这个猜想,我们用Over-lap PCR分别构建了缺失不同Zn指结构过表达Sp5的缺失突变体细胞系,在无LIF的培养条件下培养时显示:和过表达野生型的Sp5的细胞比较,(1)缺失突变组产生较少的典型胚胎干细胞及AP阳性克隆数。(2)Nanog表达量相对减少。这些结果均说明:3个Zn指结构对于维持完整的Sp5活性至关重要,缺失其中任何一个Zn指结构都会削弱Sp5发挥其维持mESCs自我更新的能力。
  我们的研究结果表明,Nanog是Sp5下游的直接靶基因,Sp5通过Nanog和自身的Zn指结构发挥其维持mESCs自我更新的功能。实验结果扩大了人们对维持mESCs多能性调控网络的认识,有利于后面的科研工作者对其进一步展开研究。
[硕士论文] 周文
概率论与数理统计 华中师范大学 2018(学位年度)
摘要:在基因与疾病的关联分析中,一个较普遍的做法是讨论单个疾病与基因的关系,实际上由于代表疾病的各种性状之间具有一些相关性以及基因本身的基因多效性,使得同时检验一些性状的基因关联性变得有意义,并且与考察单个性状相比具有更好的检验功效.在这个领域的研究中,不少学者研究的都是具有相关关系的定量性状或者定量性状与定性性状与基因的同时关联分析.本文单单讨论二元的二分表现型的基因关联分析,在三种模型下研究多个疾病与基因的关系.第一种模型是传统的logistic回归模型,在考虑单个定性性状和基因的关系基础上,通过联立得分函数构造检验统计量完成多个性状与单个基因的关联检测;第二种模型假定存在与定性性状相关的潜在的连续型变量,使得定性变量的取值由连续型变量决定,通过讨论该连续型变量与基因的关系来研究定性变量与基因的关系,由于这些连续型变量的相关性使得同时关联检测比单个关联检测有意义的多.第三种模型基于条件分布的概念,假设多个定性性状的某一个性状与其余性状和基因一起具有logistic线性关系,这样多个性状的概率分布可以方便给出,从而大大简化模型,提高检验功效.
  文章的第一部分介绍基因关联检测的研究背景和研究意义,并给出已有的参考文献中关于基因关联检测的检验方法,分别从基因位点和性状两个方面出发介绍;文章的第二部分考察两个二分变量和单个基因的同时关联分析,提出了三种模型,并在每种模型下都给出检验方法,理论上证明了这些方法的合理性并给出检验统计量;文章的第三部分通过计算机模拟分别验证三种检验方法是否能控制第一类错误,并比较在不同的数值模拟参数下三种检验方法的检验功效,给出三种检验方法的优劣;文章的第四部分对模拟结果进行分析,给出结论:三种检验模型中潜在正态模型的检验功效最高但可操作性不大,条件线性模型功效次之,但当人群中只患某种疾病的概率远小于同时患两种疾病的概率时条件线性模型是最佳的选择.在解决一般的二维二分表现型变量是否与特定基因相关时我们可以用logistic回归模型,当两种疾病有较明显的相关性时可以用条件logistic回归模型进行假设检验.
[硕士论文] 何鹏
凝聚态物理 华中师范大学 2018(学位年度)
摘要:生物分子间的相互作用及其规律的研究是现代分子生物学研究的一个重要领域。从分子生物实验出发,研究分子间相互作用机理的系统生物学,有助于人们认识许多复杂疾病、动植物的寿命、生命周期节律等重要生命现象的本质。系统生物学中关于基因调控网络重构和功能预测是具有挑战性的课题之一。
  MicroRNA(miRNA)作为真核生物中普遍存在的一类重要的非编码RNA,大量的生物学实验研究表明:miRNA转录后抑制靶基因表达功能,在生物发育、细胞衰老与凋亡、癌症发生及转移等方面都起到了重要的作用。因此,对具有miRNA调控的基因网络动力学进行研究,在实验和理论上都有重要意义。
  基于已有的关于细胞周期、肿瘤细胞EMT/MET过程中基因调控网络的研究,本文主要考虑miRNA的作用、生化噪声、相互作用时间延迟分别对这两个生物过程的影响,建立起了相应的非线性动力学。本文的主要研究结果如下:
  (1)考虑MiR-17-92对细胞周期中Rb-E2F基因调控网络的作用,改进了此网络构建起了由Rb-E2F-CycE基因回路、E2F基因自激活回路两个正反馈环、E2F-miR-17-92负反馈环、转录因子Myc直接上调miR-17-92的非一致前馈环,这四个功能环组成的Rb-E2F-miRNA调控网络,并建立起该网络基因相互作用非线性动力学。研究表明:miR-17-92的调控会很大程度的延缓细胞G1至S期进程,使得细胞处于静止期的时间更长。而且调节miR-17-92对E2F的抑制率导致的延时效果比调节Myc对miR-17-92的产生率更加明显。噪声情况下,发现miR-17-92的加入可以使细胞有更大的概率处在静止期,从而维持网络的鲁棒性。通过对不同调控途径的动力学分析,发现miRNA的加入不会改变系统的双稳性质。但调节miR-17-92对E2F的抑制率、Myc对miR-17-92的产生率会出现实验中的miRNA“靶标回避”现象,此现象与miRNA和E2F表达的关联性有关,这可能为miR-17-92抑癌和致癌的双重角色提供了新的理论解释。
  (2)针对细胞EMT过程的[miR-34/SNAIL]:[miR-200/ZEB]调控网络,提出了一个简化模型。研究表明:该简化模型可以很好地重现实验中发现的肿瘤细胞EMT和MET过程,并从动力学机制上解释了肿瘤细胞的E/M混合表型在转换中的不对称性,即E/M混合态只出现于EMT过程。噪声存在时的数值模拟结果表明:在三稳表型态下,噪声会导致肿瘤细胞从E表型转换到M表型,从而增加了肿瘤细胞的转移性和侵袭性,并且发现混合表型有一定的噪声抵抗能力。此外,通过噪声和时滞同时存在时的研究发现,噪声会导致ZEB的高表达,而时滞则会削弱这种影响,将ZEB维持在低表达水平,表明二者之间存在一种竞争效应。这些结论可能为肿瘤的临床治疗提供新的思路。
[博士论文] 许杨
可再生洁净能源 中国科学技术大学 2018(学位年度)
摘要:人工赋予新功能的蛋白质在诸多前沿领域的研究中均具有重要用途。如携带有同位素或者成像标签的蛋白质在生物医药领域的研究中被广泛使用;另外在生物质能源领域的研究与应用中,酶的固定化以及高聚物化同样具有重大意义。因此,发展简单高效的修饰反应以得到更多具有新型实用功能的蛋白质成为了一个多领域交叉的重大的研究方向。最近基于亚胺键形成的腙连接修饰策略以及二氨基二酸修饰策略在赋予蛋白质新功能上均取得了重大进展。对于腙连接策略而言,其在生理条件下较低的反应效率以及催化剂毒性等问题一直困扰着研究者。虽然发展出的许多种快速反应试剂可以用来实现无催化剂的腙连接反应,但是这些对于快速反应试剂的研究探索均停留在模型反应层面,并没有实现对于真实蛋白质底物的修饰。另外对于二氨基二酸策略来说,其关键是设计与合成胱氨酸的衍生物二氨基二酸。然而目前该类衍生物的种类少,使用条件苛刻,且易引入毒性重金属物质,这些缺点均不利于其在蛋白质修饰中的进一步应用。为了解决这些困难,提高这两种策略在蛋白质修饰中的易用性与实用性,本文开展了两个大方面的课题工作。
  在第一部分工作中,作者探索了无催化剂的亚胺键形成反应,发展了基于卤素苯甲醛的无催化剂腙连接生物正交反应。首次实现了对蛋白质底物的无催化剂腙连接修饰,对泛素蛋白以及自噬相关蛋白LC3进行了成像标签的标记。但在这个最初版本的无催化剂腙连接反应中,作者仅实现了荧光标签的引入,没有实现蛋白质与更复杂的修饰物之间的反应,因此存在着修饰物拓展性不佳的问题。显然,复杂修饰物(如高分子聚合物、药物)与蛋白质的连接更具实用性。因此作者针对修饰物拓展性差的问题设计了一种通用的邻卤素苯甲醛试剂。这种试剂能够在反应活性保持的前提下进行复杂的修饰物拓展。作者借助这种试剂完成了对蛋白质底物的多种复杂分子引入(如成像标签、药物分子及高分子聚合物)。这一研究可为将来的纤维素酶的高分子聚合物修饰提供基础。
  在第二部分工作中,作者对二氨基二酸策略中存在的胱氨酸衍生物种类少、反应条件苛刻问题进行了探索。作者设计了不同链结构以及带有新型保护基的胱氨基酸衍生二氨基二酸。与此前报道的二氨基二酸相比,这些新化合物的链结构丰富,使用时的脱保护条件温和并且与固相多肽合成条件相互兼容。此外作者还使用新二氨基二酸成功合成了催产素衍生物,表明其适用于多肽/蛋白质修饰,拓展了二氨基二酸策略的应用范围。
[硕士论文] 赵荣娟
生物学;微生物学 安徽大学 2018(学位年度)
摘要:毒素-抗毒素(Toxin-Antitoxin,TA)系统丰富存在于大部分的细菌和古菌的染色体以及噬菌体的基因组中。TA系统具有很多的作用,例如为适应各种胁迫反应而诱导细胞休眠、抑制噬菌体、调节基因表达和耐受抗生素等。Ⅱ型毒素-抗毒素系统由于其在细菌基因组中的丰度而在五种类型中被研究得最为充分和深入。Ⅱ型TA系统作用方式为两个基因都被翻译成蛋白质,抗毒素通过蛋白质-蛋白质相互作用抑制毒素的毒性。抗毒素蛋白分成C端和N端这两个结构域。抗毒素的C端是与毒素结合结构域,中和毒素的毒性;N端为与启动子DNA结合的结构域,参与负反馈调节抑制TA系统的基因转录。目前对于抗毒素参与负反馈调节细节的研究还很少,需要进一步对其结构基础进行研究,揭示其结构功能关系,从而阐明其作用机制。
  本课题的研究对象为SO_1444/SO_1445毒素-抗毒素系统是南海所王晓雪课题组发现的一对Ⅱ型毒素-抗毒素系统。他们的研究结果表明抗毒素SO_1445可以与自身启动子上特定的回文序列结合,且在有些菌株中只有SO_1445单独存在。本课题试图通过对SO_1444/SO_1445系统中抗毒素SO_1445与启动子DNA的相互作用及其复合物结构的研究揭示其功能机制。
  通过序列比对和二级结构预测确定了SO_1445上与启动子DNA结合的N端结构域区段(由58个残基组成,命名为SO_1445-N-58),把它与全长SO_1445分别进行基因重组克隆、异源表达和蛋白纯化。利用ITC检测全长SO_1445以及其N端结构域(SO_1445-N-58)与启动子DNA特定的回文序列(19bpdsDNA)之间的相互作用,尝试用NMR和X-射线晶体学方法解析SO_1445和SO_1445-N-58的结构及其分别与启动子DNA形成的复合物的结构。ITC结果显示SO_1445与19bp dsDNA有相互作用且结合比例为4∶1,但SO_1445-N-58与19bp dsDNA的相互作用不显著。而NMR、DLS、CD和SEC检测的结果表明全长蛋白和N端区段与核酸均有相互作用。NMR数据显示SO_1445和SO_1445-N-58的结构及其分别与19bp dsDNA结合的复合物结构不适于用NMR解析。SO_1445-N-58可在特定条件下生成晶体,晶体结构与其他抗毒素的结构很相似。SO_1445-N-58和SO_1445与19bp dsDNA的复合物的结晶条件仍在进行中。我们的结果表明SO_1445的C端区段的结构相对无序,它对N端区段与DNA的结合有促进作用,且在N端区段与DNA结合之后从无序转变成螺旋结构。这些结果有助于我们更好地理解抗毒素的N端和C端区段在其功能中的协同作用。
[硕士论文] 胡长林
计算机应用技术 安徽大学 2018(学位年度)
摘要:基因选择性剪接是一个复杂多变的过程,它将移除内含子序列并重组外显子序列以产生成熟的mRNA(Messenger Ribonucleic Acid)。基因选择性剪接使得一个基因可以编译多个RNA(Ribonucleic Acid),而每个RNA又可以控制多个对应蛋白质的合成和功能的表达,因此出现了有限基因和近乎无限蛋白质的现象,基因的这种特性造就了地球上生物的多样性。然而基因选择性剪接的一些非正常的组合排列很可能诱发各种用常规手段难以治愈的致命遗传疾病,为人类生存带来巨大的灾难。因此对它的继续深入分析研究是必要的。
  基因选择性剪接通常可划分为5种不同类型,其中外显子跳跃(exon skipping,ES)事件是最大的一类选择性剪接事件,约占所有类型的40%以上,这使得它的分析预测和研究成为选择性剪接的重点。经过多年的分析研究,至今为止已经提出了数量众多的分析预测外显子跳跃事件方法,通常可以将它们划分为传统生物实验方法和生物计算方法两大类,然而传统生物实验方法通常有耗时、耗力、昂贵且有限覆盖等局限,不太适合用于大规模分析,所以使用生物计算方法分析预测外显子跳跃事件越来越受到欢迎,并且其取得成绩也越来越受人信赖。
  通过对以往预测外显子跳跃事件方法的研究学习,发现了它们中存在的一些局限,即RNA-Seq(RNA Sequencing)数据和基因序列信息的不完整性,这可能会给外显子跳跃事件预测带来不可预期的风险。为了克服这些局限,本文则基于RNA-Seq数据、基因序列信息以及旋转森林提出一种预测外显子跳跃事件的新颖生物计算方法。在该方法中,本文重在发挥两种数据各自优势,抽取能够描述外显子跳跃事件的特征,进而对外显子跳跃事件进行分析预测。首先,构造一个新的名为RS(the RNA-Seq features and sequence features)的特征集,它是由从RNA-Seq数据中抽取的RNA-Seq特征和由基因序列信息里抽取的序列特征组成。然后基于RS特征集,结合旋转森林算法(Rotation Forests,RotaF),提出一个新的名为RotaF-RSES(a Rotation Forests classifier predicts ES event with RS features)的外显子跳跃事件预测方法。为了验证RotaF-RSES方法的有效性,实验中采用两种人类组织RNA-Seq数据(人脑和人类肌肉)和对应的基因序列信息,结果表明RotaF-RSES方法能在一定程度上克服两种数据的局限性,并提升最终的预测准确度,能够为预测外显子跳跃事件的研究提供有益的帮助。
[硕士论文] 李振杰
麻醉学 中国人民解放军海军军医大学;第二军医大学 2017(学位年度)
[硕士论文] 刘萌
微生物学 南昌大学 2017(学位年度)
摘要:长链非编码RNA(Long noncoding RNA,lncRNA)是一类不具有功能性开放阅读框(open reading frame,ORF)且转录本长度超过了200个核苷酸的RNA分子。近年来多项研究表明,LncRNA可以在表观遗传学水平、转录水平以及转录后水平通过多种机制对基因表达进行调控,并发现其在骨骼肌发育调控中起到了重要作用。本实验室通过RNA测序技术发现了新的长链非编码RNA Lnc247-Foxk1基因的天然反义LncRNA。Foxk1是骨骼肌发育过程中重要的调控因子,调节着成肌细胞的增殖与分化。因此,研究Lnc247对C2C12成肌细胞分化的调控作用具有重要的意义。
  为了探明Lnc247在C2C12成肌细胞分化中的调控作用,采用实时定量PCR检测了Lnc247和Foxk1在小鼠各组织及C2C12成肌细胞分化过程中的表达。结果表明,Lnc247和Foxk1在小鼠各组织中均有表达,两者在脾脏和脂肪中表达量最高,心脏和肌肉中表达量最低,Lnc247和Foxk1随着细胞分化过程表达量逐渐降低。在C2C12成肌细胞中上调或下调Lnc247的表达后,采用实时定量PCR和western blot分别检测成肌标志基因MHC与成肌因子MyoG mRNA和蛋白水平的变化,用细胞免疫染色观察肌管的形成。结果显示,上调Lnc247的表达后,细胞分化作用显著增强。以上结果说明,Lnc247能够促进C2C12成肌细胞的分化。本文研究结果对初步阐明LncRNA调控骨骼肌分化作用提供了理论基础。
[硕士论文] 袁亚洲
生物医学工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:基因识别是对DNA序列进行分析,获取其中重要信息的第一步。目前测序技术的发展使得测序数据呈爆发式增涨,然而实验方法无法快速有效的从海量信息中获取知识,基于此运用计算机技术来识别基因的方法应运而生。在2015年,我们课题组研发了原核生物基因识别程序ZCURVE3.0,该算法是基于Z曲线理论,采用新的机器学习算法SVM,增加新的特征变量,并且对内部参数进行进一步的优化,使得该识别算法更加快速准确高效。在预测出基因后,还需要知道其相应编码的蛋白质,于是我们基于ZCURVE3.0算法,对其进行进一步的升级,添加相关的功能,使得其成为完善的可视化集成系统。
  在本基因识别可视化系统中,第一部分是对ZCUREV3.0的功能进行可视化(BAGA)实现,其保留了相应识别算法的所有功能。在通过对50个原核生物的全基因组进行测试,选取比对阈值,排除伪基因,同时使得删除的正确基因数尽可能少,那样基本保持正确的基因数不变。在与GenBank提供的总的基因数相比,BAGA的预测基因识别率为97.60%,预测结果的特异度为96.74%,与ZCURVE3.0的特异度94.21%相比有2%的提升。BAGA附加预测率为3.34%,比ZCURVE3.0(6.08%)下降接近3%。附加预测率的降低,表明其预测错误的基因数目相比ZCURVE3.0有更进一步的减少。第二部分是对于ZCURVE3.0和Prodigal两个基因预测软件联合方法(BAGA2.0)的实现,通过保留两者预测相同的基因,对不同的基因进行序列比对,调节合适的参数,保留比对得分较高的基因,将这两部分的基因作为最终联合预测的基因。BAGA2.0对应的识别率为98.73%,特异度为96.09%。这两者性能,都比ZCURVE3.0效果要好。另一方面,BAGA2.0的附加预测率为4.08%比ZCURVE3.0(6.08%)要低。综合来看,联合两者来识别细菌的基因性能要更优。此外,虽然BAGA2.0的特异度比BAGA要低,其附加预测率要大,但是其识别率和准确度却更佳。
  在本文中采用BLAST序列比对实现了对于预测的基因进行功能注释,对于系统中实现的两部分的预测结果都能够实现注释,而且能够选择快速注释和完全注释两者不同方式。同时,集成基因组岛预测程序。我们将此完善的集成软件编译成各种不同系统的版本,使用者能够访问http://cefg.cn/zcurve-visualization/下载,并免费使用。
[硕士论文] 喻小鲁
生物化学与分子生物学 华南农业大学 2017(学位年度)
摘要:水稻的株型是一个重要的农艺性状,主要包括叶夹角、植株高度、分蘖数目/角度等。已有报道表明水稻体内内源生长素的平衡对于水稻株型的调控具有重要作用。前期我们得到了一个OsOxO2的T-DNA插入突变体(oxo2),T-DNA插入导致OsIAAGLU、OsOxO1、OsOxO2和OsOxO3表达明显提高,使植株呈现出矮化、分蘖数增加、旗叶叶夹角增大等表型,而且过表达OsIAAGLU水稻转基因植株中的一些个体也呈现出与突变体相似的表型。本论文对OsIAAGLU调控水稻株型的机理进行了分析,所得结果主要如下:
  (1)过量表达OsIAAGLU使水稻植株矮化、叶夹角增大
  过表达OsIAAGLU的3号株系IAAGLUOE3的表型共分离实验显示:7株过表达OsIAAGLU阳性植株的表型与oxo2突变体的表型相同,均呈现出株高变矮,旗叶叶夹角增大等表型;而4株分离野生型的表型与野生型的无明显差异。将过量表达OsIAAGLU的3号和5号株系种植多代后,得到了纯合子。在五叶期,IAAGLUOE3和IAAGLUOE5叶片中OsIAAGLU的表达明显提高,表型与oxo2突变体的相似。
  (2)oxo2突变体中OsIAAGLU的突变使其株型得到恢复
  成功筛选到在野生型和突变体oxo2中不含外源基因但OsIAAGLU已突变的转基因纯合株系,利用western blotting在上述OsIAAGLU突变株系的叶片中未杂到靶蛋白。野生型中OsIAAGLU定点打靶转基因植株iaaglu的株高略高于野生型,而叶夹角则略小于野生型。与突变体oxo2相比,突变体中OsIAAGLU定点打靶转基因植株iaaglu/oxo2的表型得到了恢复,与野生型的表型基本一致。
  (3)oxo2突变体中OxO表达下调未改变突变体株型
  以oxo2突变体作为母本,OsOxOs的干涉植株(OsOxOsRi6)作为父本进行杂交,获得在突变体oxo2中OsOxOs表达下调的水稻植株。与母本oxo2相比,8棵杂交植株叶片中的OxO酶活性均明显降低,OsOxO2的含量也明显降低,但oxo2×OsOxOsRi6的杂交植株叶片中OsIAAGLU的表达与突变体相比无明显变化,但在抽穗期时,杂交植株的表型与突变体oxo2的几乎一样,表现为矮化、旗叶叶夹角增大等生长素缺乏的表型。因此,oxo2突变体株型的改变是由OsIAAGLU表达上调引起的。
  (4)水稻OsIAAGLU通过调控植株内源生长素稳态调控株型
  水稻原生质体OsIAAGLU融合GFP蛋白瞬时表达实验结果表明OsIAAGLU定位在细胞质中。外施生长素IAA(吲哚-3-乙酸)和NAA(α-萘乙酸)短时处理野生型DJ幼苗后,OsIAAGLU的表达明显提高。与野生型相比,OsIAAGLU过表达植株根的向地性明显减弱,对NAA极其不敏感,oxo2突变体对NAA相对不敏感,而OsIAAGLU功能缺失突变体对NAA更敏感,但上述株系对2,4-D(2,4-二氯苯氧乙酸)的敏感度与野生型无明显差异。HPLC法测量游离生长素含量结果表明,OsIAAGLU过表达植株旗叶叶片中的生长素含量低于野生型的,pDR5:GUS法分析表明过表达OsIAAGLU株系IAAGLUOE3叶枕中的生长素含量也明显低于野生型。生长素响应基因OsIAA14和OsGH3-2在OsIAAGLU过表达株系中的表达均下调,而在iaaglu突变体中,两者的表达均上调。上述结果说明,OsIAAGLU通过干扰生长素稳态来调控水稻株型。
[硕士论文] 金连丰
生物学;生物化学与分子生物学 东北农业大学 2017(学位年度)
摘要:每个miRNA都具有多个靶基因,因此对miRNA下游作用的靶基因进行寻找及功能研究仍是临床及科研的重要方向。而哺乳动物乳腺组织是动物体中少数的随着年龄、发情周期和繁殖状态而发生相应周期性变化器官之一。因此对人乳腺中miR-139-5p靶基因的鉴定及验证至关重要。
  研究发现miR-139与其靶基因共同作用可影响众多生物学功能,如蛋白定位、细胞周期调控以及抑制肿瘤侵袭等。众所周知,细胞周期的有序进行是生物体生长、发育及繁殖的基础,而细胞周期加快或阻滞会影响细胞增殖及迁移能力,进而至使肿瘤、癌症以及基因突变的发生。为充分研究miR-139-5p的作用和功能,其靶基因的挖掘和鉴定及初步的功能验证成为急需解决的问题。
  本研究将RNA结合蛋白免疫沉淀(RNA Binding Protein Immunoprecipitation,RIP)与新一代测序技术相结合,以MCF-10A细胞系为研究对象,鉴定与验证miR-139-5p在乳腺上皮细胞中的靶基因。先运用针对目标蛋白Ago2的抗体把相应的RNA-蛋白复合物沉淀下来,然后经过分离纯化,对结合在复合物上的RNA进行测序分析,找出成对样品中的差异峰,进而确认miR-139-5p在MCF-10A中的靶基因,并对靶基因进行KEGG和GO分析;最后运用qPCR等技术对miR-139-5p的靶基因及miR-139-5p部分功能进行验证。这些结果将为miR-139-5p在人乳腺中的功能研究提供新的参考。
  研究结果如下:
  (1) RIP-seq测序数据处理及生物信息学分析:
  RIP-seq测序后我们将由Negative Control组与miR-139-5p mimic组获得的peak进行比较,得到差异基因484个,这些差异基因就是miR-139-5p在MCF-10A细胞中的靶基因,这些靶基因可能是乳腺发育或乳腺进化过程中重要的基因。利用KEGG对靶基因进行通路分析,我们得到204种Pathway,其中显著性通路有21条(P<0.05),涉及到120个靶基因;在GO分析中发现,显著性GO条目448个(P<0.05),主要涉及蛋白定位(proteinlocalization)、细胞周期调控(regulation of cell cycle)、细胞器组成(organdle part)、结合RNA(RNA binding)和结合核酸(nucleic acid binding)等;
  (2) miR-139-5p靶基因的验证
  选取的18个靶基因在mRNA水平被miR-139-5p显著下调,表明其表达受miR-139-5p调节。选择细胞周期信号通路对miR-139-5p的靶基因进行功能验证,表明miR-139-5p能显著抑制G1/S细胞周期转变,进而抑制细胞增殖,这种调节是信号通路中多个靶基因共同作用的结果。
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