微生物基因組學(xué)

關(guān)于微生物基因組學(xué)第1頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三微生物基因組研究概況微生物基因組的特點(diǎn)微生物基因組研究的意義微生物基因組學(xué)第2頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三一微生物基因組研究概況 微生物基因組重要紀(jì)事年限 事件1994年 美國DOE啟動MGP1995年 《Science》發(fā)表了第一株細(xì)菌-流感嗜血桿菌全基因組1995年 發(fā)表了集胞藻菌株P(guān)CC6803的測序和注釋1996年 《Science》發(fā)表了第一個(gè)完成的古細(xì)菌-詹氏甲烷球菌全基因組序列1996年 酵母基因組序列發(fā)表1997年 大腸桿菌K-12基因組序列發(fā)表第3頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三

已發(fā)表微生物基因組數(shù)量圖。數(shù)據(jù)由NCBI微生物基因組數(shù)據(jù)庫提供，截至2009年5月9號第4頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三研究現(xiàn)況及內(nèi)容細(xì)菌研究內(nèi)容代表菌株病原菌毒力因子、致病島、耐藥基因、耐藥機(jī)制以及與寄主的關(guān)系等肺炎鏈球菌、致病性大腸桿菌、沙門氏菌等極端環(huán)境生長的細(xì)菌極端環(huán)境下的生存機(jī)制，如嗜熱菌的熱穩(wěn)定性詹氏甲烷球菌、熱自養(yǎng)甲烷桿菌、甲烷嗜熱菌、騰沖嗜熱菌等工業(yè)和環(huán)境有影響的細(xì)菌CO2固定、固氮、硫氧化和氫代謝等單細(xì)胞藍(lán)細(xì)菌、絲狀藍(lán)細(xì)菌、原綠藻等第5頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三二微生物基因組的特點(diǎn)

第6頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三原核生物基因組的大小原核生物基因組的編碼序列(CDS/ORF)原核生物染色體結(jié)構(gòu)GC含量重復(fù)序列DNA鏈組成的非對稱性最小基因組第7頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三微生物基因組的特點(diǎn)類別特征染色體結(jié)構(gòu)多為一條環(huán)狀閉合雙鏈DNA基因組大小從0.16-13Mb編碼序列占基因組總長度的90%，平均為1Kb左右GC含量16.6%-74.9%DNA鏈組成的非對稱分布GCskew、ATskew、基因方向性偏好、密碼子使用偏好第8頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三1.原核生物基因組的大小--基因組較小的原核生物ProkaryocyteGenome(kb)ORFMycoplasmagenitaliumG-37B0580468Buchnerasp640583BuchneraaphidicolaSG641545Glossinabrevipalpis679621Ureaplasmaurealyticumserovar3B0751613MycoplasmapneumoniaeM129B0816677Mycoplasmapulmonis963782BorreliaburgdorferiB31B1910853TreponemapallidumNicholsB11,1381,041ChlamydiatrachomatisserovarD1,042894ChlamydiatrachomatisMoPnB11,069924ChlamydiapneumoniaeJ1381,2281,070ChlamydiapneumoniaeAR39B11,2291,052ChlamydiapneumoniaeCWL029B11,2301,052RickettsiaconoriiMalish71,2681,374RickettsiaprowazekiiMadridEB11,111834第9頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三1.原核生物基因組的大小--基因組較大的原核生物ProkaryocyteGenome(kb)ORFXanthomonascampestris5,0764,182Xanthomonasaxonopodis5,2734,386MethanosarcinaacetivoransC2A5,7514,540RalstoniasolanacearumGMI10005,8105,120EscherichiacoliO157:H7.Sakai5,9965,448PseudomonasaeruginosaPAO1B66,2645,570Nostocsp.PCC71206,4135,366Sinorhizobiummeliloti6,6906,205MesorhizobiumlotiMAFF3030997,0366,752StreptomycescoelicolorA3(2)8,6677,825第10頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三1.原核生物基因組的大小--真核生物基因組的大小Chr.Genome(kb)ORFGuillardiatheta3551464Encephalitozooncuniculi12,5001,997SaccharomycescerevisiaeS288C1612,0696,294Schizosaccharomycespombe314,0004,824Caenorhabditiselegans697,00019,099Arabidopsisthaliana5115,42825,498Drosophilamelanogaster6137,00014,100OryzasativaL.ssp.Indica12420,00050,000Oryzasativassp.Japonica12420,00050,000Homosapiens243,000,00030,000DictyosteliumdiscoideumChr.268,0002,799LeishmaniamajorFriedlinChr.13625779Plasmodiumfalciparum3D7Chr.3141,060220Plasmodiumfalciparum3D7Chr.214947205第11頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三2.原核生物基因組的編碼序列(Codingsequence)占原核生物基因組總序列的90％基因的平均大小為1kbORF第12頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三2.原核生物基因組的編碼序列－－

不同生物編碼序列的比較Organism Genome(kb)ORFs ORFsizeCodingSequence(%)Buchnerasp 640583 988 90Aquifexaeolicus1,551 1,512 956 93Saccharomycescerevisiae12,069 6,294 1,092 57Schizosaccharomycespombe14,0004,820 2,033 70Caenorhabditiselegans97,000 19,099 1,311 27Arabidopsisthaliana115,428 25,498 46029Homosapiens3,000,000 3,100 1,340 <2第13頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三基因組編碼序列的注釋

確定編碼序列序列同源性比較，如BLAST概率型方法，基于隱馬爾可夫模型的GENSCAN

基因的功能注釋

已知功能的蛋白質(zhì)基因的序列已知功能蛋白質(zhì)的motif/domain

有同源序列的未知基因無同源序列的疑是基因第14頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三2.原核生物基因組的編碼序列--ORF的注釋OrganismDateGenome(kb)ORFsknownhypo.uniqueHypo.MycoplasmaGenitalium95-10

580470318(68%)56(12%)96(20%)

Brucellasuis02-102,1602,1751,333(61%)623(29%)219(10%)

Clostridiumperfringens02-013,0312,6601,492(56%)502(19%)666(25%)MethanosarcinaAcetivorans02-075,7514,5242,226(49%)908(20%)1,390(31%)

第15頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三2.原核生物基因組的編碼序列－－

DistributionofE.coliproteinsamong22functionalgroupsFunctionalclassNumberPercentageRegulatoryfunction451.05Putativeregulatoryproteins1333.10Cellstructure1824.24Putativemembraneproteins130.30Putativestructuralproteins420.98Phage,transposons,plasmids872.03Transportandbindingproteins2816.55Putativetransportproteins1463.40Energymetabolism2435.67DNAreplication,recombination,modification,andrepair1152.68Transcription,RNAsynthesis,

metabolism,andmodification551.28Translation,posttranslationalproteinmodification1824.24第16頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三2.原核生物基因組的編碼序列－－Distributionof

E.coliproteinsamong22functionalgroups(continued)FunctionalclassNumberPercentage

Cellprocesses(includingadaptation,protection)1884.38Biosynthesisofcofactors,prostheticgroups,andcarriers1032.40Putativechaperones90.21Nucleotidebiosynthesisandmetabolism581.35Aminoacidbiosynthesisandmetabolism1313.06Fattyacidandphospholipidmetabolism481.12Carboncompoundcatabolism1303.03Centralintermediarymetabolism1884.38Putativeenzymes2515.85Otherknowngenes(geneproductorphenotypeknown)260.61Hypothetical,unclassified,unknown163238.06Total4288100.00第17頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三2.原核生物基因組的編碼序列－－

原核生物（高溫菌）基因組的內(nèi)含子SulfolobussolfataricusP2：18個(gè)tRNA基因含有單個(gè)內(nèi)含子一個(gè)胱氨酸t(yī)RNA基因含有2個(gè)內(nèi)含子A.

pernix

tRNA基因中發(fā)現(xiàn)14個(gè)內(nèi)含子Staphylothermusmarinus和運(yùn)動脫硫球菌23SrRNA基因中也發(fā)現(xiàn)內(nèi)含子

第18頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三3.原核生物染色體結(jié)構(gòu)大多數(shù)原核生物：一條環(huán)狀閉合雙鏈DNABrucellasuis1330：兩條環(huán)狀閉合雙鏈DNA2,107,792bp(ChrI)

1,207,381

bp(ChrII)Vibriocholerae:兩條環(huán)狀閉合雙鏈DNA

2,961,146bp(ChrI)1,072,314bp(ChrII)

BorreliaburgdorferiB31：910,725bp（linearChromosome）21linearandcircularplasmidsTreponemapallidum：一條環(huán)狀閉合雙鏈DNA1,138,006bp第19頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三4.GC含量原核生物基因組GC含量為：25.5-67.9%嗜溫菌基因組GC含量與rRNA、tRNA的GC含量成正比嗜熱菌rRNA、tRNA的GC含量與基因組GC含量不成正比，但與OGT成正比tRNAGC含量總是大于rRNA的GC含量第20頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三4.GC含量－嗜溫菌基因組G+C含量(%)OrganismGenomerRNAtRNAUure 25.5 45.4 52.9Buch 26.3 48.1 53.3Mpul 26.6 46.2 54.8Bbur 28.6 46.7 54.5Rpxx 29.0 48.2 55.2Cjej 30.5 48.1 56.4Cace 30.9 50.5 55.1Mgen 31.7 45.6 52.5SaurN 32.8 50.5 57.6第21頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三GC含量－－

嗜溫菌基因組G+Ccontent(%)(續(xù)）OrganismGenomerRNAtRNAXfas 52.7 53.1 59.8Tpal 52.8 53.1 57.2

Mlep 57.8 55.7 61.6

Atum 59.4 54.6 58.4Smel 62.754.5 61.5Mlot 62.7 56.360.5Mtub 65.6 58.062.0Paer 66.653.1 60.1Drad 67.056.5 58.8Ccre 67.255.0 61.2Hbsp 67.9 58.1 62.4linearregression 0.88 0.80第22頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三4.GC含量－－

嗜熱菌最適生長溫度（OGT）與G＋C含量的關(guān)系Organism OGT(℃)Genome rRNA tRNAPabyssi 103 0.45 0.67 0.70Pyro 98 0.42 0.63 0.71Aero 95 0.56 0.68 0.73Mjan 85 0.31 0.61 0.66Aquae 85 0.43 0.65 0.68Aful 83 0.49 0.63 0.68Ssol 80 0.36 0.62 0.67Tmar 80 0.46 0.63 0.65Tten 75 0.38 0.59 0.60Mthe 65 0.50 0.57 0.62Tvol 60 0.40 0.53 0.61Tacid 59 0.46 0.53 0.61linearregression0.010.920.90第23頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三基因組非編碼序列的注釋非編碼區(qū)的注釋各類重復(fù)序列基因表達(dá)的調(diào)控序列信號序列等第24頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三5.重復(fù)序列非編碼重復(fù)序列編碼重復(fù)序列

paralogousgenesfamily第25頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三5.重復(fù)序列－RepeatsinT.maritimagenome

ClassLengthCopiesDatabasematchSR-0130143tttccatacctctaaggaattattgaaacaLR-011,8972hypotheticalproteinLR-021,4032a-glucosidaseLR-031,1374putativetransposaseLR-041,0822methyl-acceptingchemotaxisproteinLR-058582putativetransposaseLR-065552helicaseLR-072522excinucleaseLR-082412putativetransposase第26頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三5.重復(fù)序列－騰沖嗜熱厭氧菌基因組的部分重復(fù)序列

Short,non-codingrepeatsRepeatID Length(bp)NumberofCopiesIdentity(%)TSR00130 305(67/238)100TSR001a(GTTTTTAGCCTACCTAAAAGGGATTGAAAC)TSR001b(GTTTTTAGCCTACCTAAGAGGGATTGAAAC)TSR027 ~250 18>87

第27頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三5.重復(fù)序列－騰沖嗜熱厭氧菌基因組的部分重復(fù)序列（續(xù)）

Long,codingrepeats

Copies

RepeatID

lengthCompletePartial

Identity(%)

DatabasematchTLR028b 3,565 4 5 >99 Transposase+hypotheticalTLR393c 3,045 2 1 >98 ABCtransporters+hypotheticalTLR315 2,603 2 >94 ABCtransporters+PermeaseTLR408 2,490 2 >98 Ferredoxinoxidoreductases,TLR076 2,021 2 >91 HypotheticalproteinTLR271 2,020 2 >92 ABCtransportersTLR264 1,986 5 1 >98 TransposaseTLR294 1,851 2 >98 ABCtransporters+PermeaseTLR004 1,819 14 >98 TransposaseTLR005 1,800 7 >98 TransposaseTLR158 1,774 1 2 >89 TPR-repeat-containingproteinsTLR048 1,711 2 >99 TransposaseTLR223 1,629 2 >97 TransposaseTLR008 1,596 21 >92 HypotheticalproteinTLR014 1,592 14 3 >87 Hypotheticalprotein……第28頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三重復(fù)序列－

NumberofrepeatsbytypeinN.meningitidisZ2491TypeSize(bp)FrequencyDNAuptakesequence:gccgtctgaa101,892RS24－161681dRS3:attcccnnnnnnnngggaat20772Correia(full)150－159173Correia(internaldeletion)10484Correia(partial)37－14529ATR18319REP259－15426REP36013REP42620REP5209IS1016256－74014(includingpartial)IS1106263－121922(includingpartial)IS16551,074－1,2577(includingpartial)Prophage2,330－38,9645`Correiaelements'(CEs,156-bpsequencesboundedby26-bpinvertedrepeats)第29頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三重復(fù)序列－

Largestfamiliesofparalogousgenes

Family

Numberofgenes(total312)(total853)ATP-bindingsubunitsofABCtransporters23Reductases/dehydrogenases12Two-componentsystem,regulatoryproteins12Hypotheticalproteins10Transcriptionalregulators9Fimbrialproteins9Two-componentsystem,sensorproteins9第30頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三6.DNA鏈組成的非對稱性－

GC分布不對稱（GCskew）

AT分布不對稱（ATskew）

前導(dǎo)鏈含有較多的G（A）而后隨鏈含有較多的C（T）

計(jì)算公式為（nG-nC）/（nG+nC）（nA-nT）/（nA+nT）累計(jì)skew（cumulativeskew)用于復(fù)制起點(diǎn)和終點(diǎn)的定位第31頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三6.DNA鏈組成的非對稱性（真細(xì)菌）－

基因方向性偏好基因方向性偏好（geneorientationbias）

先導(dǎo)鏈上編碼的基因總是多于后隨鏈第32頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三6.DNA鏈組成的非對稱性（真細(xì)菌）－

GCskew，ATskew，geneorientationbias

Organism(34株)Genebiasc(%) GCskewdATskeweTten 86.7 0.192 0.075Llact 80.7 0.099 0.034Mgen

80.4 0.045 0.045Spneu 80.20.102 0.016Spyo 79.4 0.094 0.022Cace 79.0 0.212 0.078Bhal 77.4 0.100 0.034

Mpneu

77.30.014 0.022SaurN 74.7 0.122 0.051Bsub 74.2 0.079 0.045Uure

68.1 0.059 0.029Bbur66.2 0.182-0.086……….Ccre54.3 0.016-0.014第33頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三GCskewdofT.tengcongensisgenome第34頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三微生物基因組的特點(diǎn)JeanR.LobryMicrobiologyTodayVol26第35頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三CircularrepresentationofthegenomeofT.tengcongensisMB4第36頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三6.DNA鏈組成的非對稱性－

密碼子使用偏好（codonusagebias）

先導(dǎo)鏈和后隨鏈密碼子的不同在先導(dǎo)鏈，以G或T開頭或結(jié)尾的密碼子顯著地多于后隨鏈，常見的有GTG、GCG和GAG在后隨鏈以C或A開頭或結(jié)尾的密碼子多于先導(dǎo)鏈，如CTC、GCC、CCC、ATC和ACC第37頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三6.DNA鏈組成的非對稱性－

原核生物基因組先導(dǎo)鏈和后隨鏈密碼組成的差異

Org.Bases

CodonbasesAACodons -+ -+-+ -+Smel CG C3A3G3G1T3TPVEGCCCCCACCCTCGGTGGGGTTGAGEcoli CG C3G3G1THIVGGCCCCCACCCTCGCGGTGCGTGGGHinf CGT C3G3T3TNPV ACCGCCCTCAACGAGGTGCGTGCTTacid CG C3C1G3HLDTVQACCCCCGCCCTCGGTCCGGTGCAGNmen CG C3A3G3TIHPVM CTCGCCGGCCTATTGGAGGCGGGTCtra CG C3C1G3G2G1TPILVGRCTCCGCCTACAAGGGGAGAAGGTGCpneu CG C3C1G3G2G1TIPNVR CTAATCCAAAACTTGGTTGTGGATCcre CGT A3C3G3TPHVGECCCGCCCGCACAGGGGCTGGTCGT每一株原核生物的密碼子、氨基酸及組成密碼子的核苷酸等的使用情況。每組最后一位的頻率大于或等于本組最大值的一半。“＋”表示先導(dǎo)鏈，“－”表示后隨鏈。

第38頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三6.DNA鏈組成的非對稱性－

基因密度和密碼子使用的差別

高度表達(dá)基因:核蛋白體蛋白基因，與翻譯和轉(zhuǎn)錄有關(guān)的因子基因，分子伴侶基因和與主要的能量代謝相關(guān)的基因大多編碼于前導(dǎo)鏈通常都有密碼子偏好(核蛋白體蛋白基因密碼子的第三位多為G)快速生長的細(xì)菌（大腸桿菌、霍亂弧菌、枯草芽孢桿菌和流感嗜血桿菌）主要的糖酵解和三羧酸循環(huán)基因?yàn)楦叨缺磉_(dá)基因產(chǎn)甲烷菌，與甲烷代謝有關(guān)的基因?yàn)楦叨缺磉_(dá)基因高度表達(dá)基因:那些在密碼子使用上與一般基因相差很大，與核蛋白體蛋白基因，翻譯和轉(zhuǎn)錄相關(guān)基因，伴侶-降解蛋白基因等在密碼子使用上高度相似的基因?yàn)楦叨缺磉_(dá)基因。第39頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三微生物測序及分析流程圖第40頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三數(shù)據(jù)分析軟件序列拼接組裝

Phred/Phrap/Consed,Oligo6基因組注釋Glimmer2.0,BLAST,tRNAscan-SE比較基因組分析BLAST,MUMmer,ACT,perlscript,ClustalW

第41頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三Finishing階段第42頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三Blastn或Blastp參照序列確定Contigs之間關(guān)系設(shè)計(jì)引物，PCR,測序數(shù)據(jù)添加至原有的數(shù)據(jù)

利用基因order信息Finishing階段第43頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三Finishing階段多重PCR結(jié)果，引自TettelinH.等文章

第44頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三Finishing階段短片段文庫構(gòu)建填補(bǔ)二級結(jié)構(gòu)區(qū)示意圖，摘自AmandaA等文章

第45頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三Finishing階段

基于轉(zhuǎn)座子技術(shù)來完成重復(fù)序列區(qū)的測序，摘自ScottE等文章

第46頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三副血鏈球菌FW213基因組基本特征

Genomesize(bp)

2171616G+Ccontent(%)41.62AverageCDSlength(bp)

932Proteincoding

2059Proteinwithknownorpredictedfuction1496(72.7%)Conservedhypotheticalproteins461(22.4%)

Hypotheticalproteins102(4.9%)tRNAs61rRNAoperons

4第47頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三副血鏈球菌FW213基因組基本特征第48頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三副血鏈球菌比對結(jié)果蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫比對最相似基因數(shù)分布基因組名稱最相似的基因數(shù)血鏈球菌（StreptococcussanguinisSK36）557肺炎鏈球菌（Streptococcuspneumoniae）

552戈登鏈球菌（Streptococcusgordoniistr.Challissubstr.CH1）233嗜熱鏈球菌（Streptococcusthermophilus）149豬鏈球菌（Streptococcussuis）68變型鏈球菌（StreptococcusmutansUA159）42無乳鏈球菌（Streptococcusagalactiae）31化膿鏈球菌（Streptococcuspyogenes）21第49頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三COG分類COG分類圖，JKL編碼信息加工和儲存的蛋白質(zhì)的基因；DVTMNUO代表細(xì)胞加工和信息處理基因；CGEFHIPQ是與代謝相關(guān)的基因；RS為功能未知的基因第50頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三代謝途徑第51頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三代謝途徑728691bp735072bp精氨酸操縱子示意圖，精氨酸脫亞氨酶（argininedeiminase,arcA）,鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶(ornithinecarbamyltransferase,arcB),氨甲基酶(carbamatekinase,arcC),

逆向運(yùn)輸?shù)鞍?/p>

(arginine-ornithineantiporter,arcD),二肽酶(dipeptidase,arcT)和調(diào)控蛋白(regulator,arcR)第52頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三比較基因組分析副血鏈球菌基因組和血鏈球菌基因組比對的全部MUM點(diǎn)陣圖。橫坐標(biāo)，副血鏈球菌，2171616bp;縱坐標(biāo)，血鏈球菌。對角線代表可以對齊區(qū)域，斜率-1的對角線代表大規(guī)模的染色體倒位第53頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三比較基因組分析副血鏈球菌基因組和其他六株細(xì)菌全基因組比對結(jié)果圖。a,和肺炎鏈球菌CGSP14比對的結(jié)果；b,戈登氏鏈球菌；c,變異鏈球菌；d,化膿性鏈球菌；第e，豬鏈球菌；f，嗜熱鏈球菌

第54頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三比較基因組分析第55頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三進(jìn)化分析第56頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三毒力基因第57頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三基因組小島（fwislet1）第58頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三基因組島(fwisland)第59頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三抗藥性第60頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三二元信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)第61頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三三微生物基因組研究的意義

基因組研究在醫(yī)學(xué)的應(yīng)用

基因組研究的生物技術(shù)應(yīng)用

微生物的進(jìn)化

第62頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三A基因組研究在醫(yī)學(xué)的應(yīng)用

致病相關(guān)基因的鑒定

設(shè)計(jì)特異的實(shí)驗(yàn)診斷方法疫苗的研究

新型抗生素的開發(fā)

第63頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三1.致病相關(guān)基因的鑒定－

通過基因組比較鑒定病原相關(guān)基因流感桿菌：

7種內(nèi)毒素（脂多糖）基因－－25種新基因

細(xì)胞表面定居的粘附分子－－重復(fù)序列第64頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三1.致病相關(guān)基因的鑒定－

致病相關(guān)基因的預(yù)測

致病物質(zhì)多為病原體細(xì)胞壁成分、表面蛋白和一些分泌性蛋白質(zhì)

PHD預(yù)測基因組的跨膜蛋白SIGNALP預(yù)測分泌性蛋白質(zhì)第65頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三1.致病相關(guān)基因的鑒定－

致病相關(guān)基因的預(yù)測（續(xù)）功能相同的蛋白質(zhì)往往相鄰并受共同的調(diào)控序列調(diào)控－－operon同一菌種的致病菌株與非致病菌株的基因組進(jìn)行比較

E.coliK12MG16554.1+0.53M(528genes)E.coliO157:H7EDL9334.1+1.34M(1387genes)第66頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三2.設(shè)計(jì)特異的實(shí)驗(yàn)診斷方法尋找高度特異的核酸序列

實(shí)驗(yàn)技術(shù)PCR雜交技術(shù)（Microarray，DNAchip)應(yīng)用

鑒定病原種類進(jìn)行臨床診斷病原分型的流行病學(xué)研究預(yù)測疾病進(jìn)展及臨床療效第67頁，講稿共86頁，2023年5月2日，星期三3.疫苗的研究通過全基因組序列的同源性比較，尋找致病菌的屬特異、群特異、種特異、型特異、甚至亞型特異的抗原

Pizza等和Tettelin等對血清型B腦膜炎奈瑟菌近350種抗原的研究Wizemann等對肺炎鏈球菌的基因組的抗原性蛋白研究第68頁，講稿共86頁，2023年5月2日，