皰疹病毒目(Herpesvirales)基因組中微衛(wèi)星序列的比較分析.pdf

1、微衛(wèi)星，也稱(chēng)作簡(jiǎn)單重復(fù)序列，是一段由重復(fù)單元長(zhǎng)度為1-6個(gè)堿基組成的特殊的DNA或RNA序列。然而，無(wú)論是統(tǒng)計(jì)生物學(xué)，還是實(shí)驗(yàn)生物學(xué)，關(guān)于微衛(wèi)星序列的研究主要集中在原核生物和真核生物的基因組。病毒是一類(lèi)微小的不能獨(dú)立在自然環(huán)境中存活的生命體，只有寄生在活細(xì)胞內(nèi)才能表現(xiàn)出生命特征。目前，病毒微衛(wèi)星序列的相關(guān)報(bào)道相對(duì)較少，而且主要針對(duì)基因組較?。ㄐ∮?0 kbp）的病毒；在基因組較大（大于100 kbp）的病毒里，還沒(méi)有關(guān)于微衛(wèi)星的分布、組

2、成的報(bào)導(dǎo)。皰疹病毒基因組中有很多重復(fù)結(jié)構(gòu)并且基因組長(zhǎng)度在125~295 kbp之間,是研究微衛(wèi)星序列進(jìn)化和功能的理想材料。因此，在這篇論文中，我們選擇數(shù)據(jù)庫(kù)中可用的56條皰疹病毒目的基因組作為研究材料，借助生物學(xué)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)和計(jì)算機(jī)手段，研究并分析了不同重復(fù)序列在皰疹病毒基因組中的分布，組成。此外，我們還討論了微衛(wèi)星在皰疹病毒基因組的起源和進(jìn)化中可能扮演的角色。
　　本論文內(nèi)容主要涉及以下方面：
　　使用Perl語(yǔ)言編程從

3、56條基因組序列中分別抽提出微衛(wèi)星和復(fù)合型微衛(wèi)星序列。統(tǒng)計(jì)并分析了基因組大小、GC含量、微衛(wèi)星個(gè)數(shù)（CM）、復(fù)合型微衛(wèi)星個(gè)數(shù)（CCM）、相對(duì)豐度（RA）、相對(duì)密度（RD）等統(tǒng)計(jì)量。皮爾遜相關(guān)性分析顯示，基因組的GC百分含量和CM以及CCM之間都有顯著的中等強(qiáng)度的相關(guān)性。然而，基因組的長(zhǎng)度只和CM有中等強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系，和CCM幾乎沒(méi)有相關(guān)關(guān)系。出現(xiàn)在基因區(qū)的復(fù)合型微衛(wèi)星明顯多于出現(xiàn)在基因間區(qū)的復(fù)合型微衛(wèi)星?？傮w來(lái)說(shuō)，CCM隨著微衛(wèi)星復(fù)雜程

4、度（組成復(fù)合型微衛(wèi)星的單個(gè)微衛(wèi)星的數(shù)量）的增加而減少，并且復(fù)雜程度很難超過(guò)4；當(dāng)復(fù)雜程度大于10時(shí)，絕大多數(shù)的復(fù)合型微衛(wèi)星出現(xiàn)在基因間區(qū)。在皰疹病毒目基因組中，微衛(wèi)星的分布是物種特異性的而不是寄主特異性的。微衛(wèi)星和復(fù)合型微衛(wèi)星在不同基因組的分布差異有助于我們更好的理解皰疹病毒基因組的遺傳多樣性和生物進(jìn)化。
　　為了評(píng)估微衛(wèi)星的分布在真實(shí)情況和隨機(jī)情況下的差異，我們用Perl語(yǔ)言設(shè)計(jì)了一個(gè)產(chǎn)生隨機(jī)序列的程序，產(chǎn)生的隨機(jī)序列中A、T、

5、G和C四種堿基的數(shù)量和對(duì)應(yīng)的從數(shù)據(jù)庫(kù)中下載的參考序列的四種堿基數(shù)量相同。在這個(gè)工作中，56條參考序列和56條隨機(jī)序列的微衛(wèi)星的相對(duì)密度（RD）被分別計(jì)算和分析。結(jié)果顯示，微衛(wèi)星的重復(fù)次數(shù)、重復(fù)單元的長(zhǎng)度以及基因組的GC百分含量是影響微衛(wèi)星形成的重要因素。和隨機(jī)序列相比，微衛(wèi)星的相對(duì)密度在參考序列中顯著地增加了5.5個(gè)百分點(diǎn)。微衛(wèi)星5.5％的擴(kuò)增是皰疹病毒基因組的每一個(gè)區(qū)域微衛(wèi)星增加的共同結(jié)果，特別是中間重復(fù)區(qū)（IR）和末端重復(fù)區(qū)（TR）

6、。皰疹病毒的基因組和脊椎動(dòng)物的基因組結(jié)構(gòu)上有很多相似之處；從結(jié)構(gòu)和微衛(wèi)星的分布來(lái)看，TR和IR區(qū)域類(lèi)似于脊椎動(dòng)物的“端?！焙汀爸行牧！?。在皰疹病毒基因組上發(fā)現(xiàn)的保守的(TTAGGG)n序列，可能暗示皰疹病毒和脊椎動(dòng)物的(TTAGGG)n序列在起源上有一定的相關(guān)性。單純皰疹病毒屬的六條基因組序列被選為材料做全基因組比較分析，結(jié)果顯示：這六條基因組在長(zhǎng)獨(dú)特區(qū)域（UL）和短獨(dú)特區(qū)域（US）具有較高的同源性，這兩個(gè)區(qū)覆蓋了基因組90％以上的基因