一种红球菌全基因组范围的顺式调控结合位点的预测研究-计算机应用技术专业论文.docx

一种红球菌的全基因组范围的顺式调控结合位点的计算预测研究摘要：生物信息学是在生命科学的研究中，以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。它是当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一，同时也将是21世纪自然科学的核心领域之一。其研究重点主要体现在基因组学和蛋白质组学两方面，具体说就是从核酸和蛋白质序列出发，分析序列中表达的结构功能信息。在一个基因组中，尽管其顺式调控的结合位点及多个相邻结合位点形成的模块应至少与其编码序列一样重要，但由于靠传统的实验方法识别它们既耗时又会花费大量的精力，使得我们对于已测序的基因序列也只能得到很局限的认识，这极大的妨碍了我们对于许多重要的基本生物过程的认识和了解。生物学家急需要高效精确的计算方法和工具来预测这些基因组整体的顺式调控模体和模块，以及用数据库将这些模体模块及其相关信息存储起来，以方便生物学家破译其顺式模块编码，了解生物的各种基本的生物过程，为以后了解人体的基因密码做准备。本文从生物学的基本知识开始介绍，介绍了DNA的结构、基因的组成以及转录因子作用的机理，并通过对转录因子作用机理的分析指出对转录因子结合位点的预测方法。本文介绍了一种原核生物基因组的转录因子结合位点的预测算法，利用Perl语言编程并将它应用在红球菌RhodococcusjostiiRHA1上，通过对从GeneBank数据库中得到的基因组数据进行基因上游的截取、利用模体发现算法找到调控因子的结合位点、对找到的各个模体进行相似性比较最终得到令人信服的结果。得到的结果可供生物学家破译其顺式调控编码，了解其生物过程，对其生物过程进行控制，使其产生对人类有益的蛋白质或者是生产各种抗病毒的药物等。关键词：生物信息学，基因组，转录因子，结合位点，预测算法，棒杆菌亚目科IIAbstract:Bioinformaticsis theapplicationofcomputerscienceandinformationtechnologytothefieldofbiologyandmedicine,whichusescomputersastoolstostore, searchandanalyzethebio-information.Itisoneofthenewestinterdisciplinaryfieldsoflifescienceandnaturalsciences;m eanwhileitwillbeoneofthemostimportantcoreareasofnaturalsciencesinthe21stcentury.Itsresearchprioritiesmainlyreflectedintwodomains:genomicsandproteomics.Specifically,itstartsfrom theanalysisofthenucleicacidsandproteinsequencestofindouttheirexpressivefunctions.Ina genome,although itscis-regulatorybinding sitesandmotifsformedbymultipleadjacentbindingsitesareat leastasimportant asitscodingsequences,thetraditionalexperimentalmethodswillspendalotofenergyandtimetoidentifythem,whichwilllimitourcomprehensiontothesequencedgenesequences,andwillobstructourknowledge and understandingofimportantbiologicalprocesses.Biologistsurgentneedefficientandaccuratealgorithmsandtoolstopredictthegenome-widecis-regulatorybindingsitesandmotifs.Theyalsoneed somedatabaseto storethemotifsand theirinformation to help themtodecipherthecis-regulatorym otifcoding,andtopreparetofindthesecretcodeofhumanDNA.Inthisthesiswestartwithbasicbiologicknowledge,introduceDNAstructuregenesandtranscription factors,and usetheTF work