内蒙古大学
声环境硕士学位论文什么是散文
姓名：加顺花
厦航高郡
申请学位级别：硕士
专业：生物物理学
指导教师：***
20040415
内蒙古大学硕士学位论文枕部
序言
生命信息的载体是分子序列、基因序列和蛋白质序列。基因序列中包含了丰富的信息内容，因此，ＤＮ
Ａ测序是生化研究的重点。到目前为止，已完成了数十个原核生物和数个真核生物基因组ＤＮＡ全序列的测定工作，如：细菌、酵母、线虫、果蝇、人类等，而且到２００８年人们对小鼠的全基因组序列的测序工作也将完成。但是要读懂这些基因序列中的信息，需要各个学科领域交叉作大量的实验和科研工作，如运用信息论、物理学、化学、数学等的理论和方法来分析研究所得到的基因序列，从而了解生命的现象和机理。 从基因组ＤＮＡ测序数据中确定编码区，这一研究已经进行很多年，并建立了多神方法。概括起来分为两种，一种是基于编码区的碱基组成不同于非编码区，如：非均匀指数Ⅲ，关联谱分析法等【２】｛３１，另一种是基于编码区所具有的独特信号，比如起始密子、终止密码子等。第一ＡＴＧ规则【４】就是根据后一种来确定编码区的。在以前工作中，发现第一ＡＴＧ规则用于确定起始密码子的结构模式，几乎１００％的酵母基因服从这一模式；大肠杆菌和枯草杆菌的基因中，绝大多数都服从这一模式。也就是说Ｌ．Ｔｅｒ与起始密码子之间存在着密切关系。本文从Ｌ．Ｔｅｒ到起始密码子之间的距离进行分析和研究，得到一些有意义的结果；同时发现其距离分布出现双峰现象，进一步研究得出：可能与ＳＤ序列有关。 我们知道，在原核生物中，ＳＤ序列（Ｓｈｉｎｅ—Ｄａｌｇａｒｎｏｒｅｇｉｏｎ）是转译起始区的一段序列，是由起始密码子上游一些特定的碱基模式构成，它与１６ＳｒＲＮＡ的３。一ＯＨ尾的九个碱基互补，是核糖体结合的重要位点。文献［５，６］研究了大肠杆菌与基因表达水平的关系，
发现ｓＤ序列到起始密码子的距离以及ＳＤ区域的碱基片段模式等与基因表达水平有明显的关系，文献【７】则发现ＳＤ区域的单碱基的保守性以及相邻双碱基与三碱基的关联性同基因表达水平成正相关性。为了进一步研究ＳＤ序列对基因的表达和调控方面所扮演的角，我们通过研究ＳＤ序列特征的强弱，发现它也影响着基因的结构和基因的表达水平。
随着人类基因组计划进行，基因组的研究也迅猛推进。生命科学也随着进入到了一个新纪元——后基因时代。这时其研究的重点发生了很大的变化：从对单个因素影响的分析，转移到对多因素的研究。从对单基因中的碱基关联的研究，转移到对多基因间相互作用的分析；从结构基因问的研究转向功能基因间的研究。也就是说，对于基因组来说，其内部的基因之间存在着复杂的相互作用关系，不仅仅表现在多个基因的简单叠加，而是体现在基因之间、
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基因与蛋白质之间的复杂的相互作用【８］。因此，单单研究基因中的信息是不够的，还必须研究基因之间的关联。本文运用信息论的方法，以基因为单位具体分析了大肠杆菌不同表达水平基因间的关联强度和所存在的关联模式，可能对人们准确预测原核生物中的操纵子和了解基因问的调控等有所帮助。
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（－－）、引言第一章大肠杆菌和枯草杆菌的Ｌ－Ｔｅｒ到起始密码子的距离分析
近年来，人们对编码基因起始位置的确认大都从起始密码子邻近的核苷酸序列的特征入手，如：起始密码子邻近的核苷酸保守区【９】ｏ或者是按照Ｋｏｚａｋ规则口】：即从ｍＲＮＡ的５’端向下游搜寻，所遇到的第１个ＡＴＧ就是起始密码子。Ｋｏｚａｋ规则对真核生物有较高的准确率，对原核生物不理想，另外他是以ｍＲＮＡ序列为研究基础的，而转录起始位点的确认仍然是一个非确定论的问题，这就限制了识别起始密码子的准确性。随着许多原核和真核生物全基因组测序的完成，基于ＤＮＡ序列确认起始密码子显得尤为重要。本文基于ＤＮＡ序列提出了一个确认起始密码子的方法，它不去研究起始密码子邻近核苷酸序列的特征，而是根据编码序列与非编码序列的特征结构来确定起始密码子的。这个方法基于我们提出的第一ＡＴＧ规则【４】【∞］，在此基础上又提出了第一ＧＴＧ规则。所谓的第一ＡＴＧ（或第一ＧＴＧ）规则，就是在ＤＮＡ序列中，同相位的以终止密码子后面的诸多ＡＴＧ中以第一个ＡＴＧ（或第一ＧＴＧ）作为ＯＲＦ（ｏｐｅｌｌＲｅａｄｉｎｇＦｒａｍｅ）的起始密码子。我们用编码序列上游（同相位）遇到的第一个终止密码子（记为Ｌ．Ｔｅｒ）为基准点，研究Ｌ，Ｔｅｒ到起始密码予（ＡＴＧ、ＧＴＧ或ＴＴＧ）的距离和Ｌ．Ｔｅｒ到其它ＡＴＧ、ＧＴＧ或ＴＴＧ的距离分布特点，从而给出起始密码子的特征和以ＧＴＯ起始的密码子的结构特征。
（二）、数据的选取
选用从网上最新得到的大肠杆菌晖ｃｏｌＯ和枯草杆菌（占．ｓｕｂ）全基因组数据，网址：（ｆｔｐ：／／ｆｔｐ．ｎｃｂｉ．ｎｉｈ．ｇｏｖ／ｇｅｎｏｍｅｓ）。为了提高可靠性，把数据库中给出的所有ＯＲＦ分为已确定的基因和理论预测的基因。所谓理论预测的基因是没有在实验上完全确定的基因，它
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们包括在基因的注释中带有诸如“ｐｕｔａｔｉｖｅ，ｐｏｓｓｉｂｌｅ，ｐｒｏｂａｂｌｅ，ｐｒｏｂａｂｌｙ，ｈｙｐｏｔｈｅｔｉｃａｌ，ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ，ｌｉｋｅ，ｏｒｆ，ｕｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ，ｓｉｍｉｌａｒｔｏ”之类说明的ＯＲＦ，又把理论预测的基因分为标有基因名称的和标有ｏｒｆ（或ＯＲＦ）的基因；而确定基因就是在实验上得到完全确认的基因。
在Ｅ．ｃｏｌｉ全部４２７９个ＯＲＦ中，得到已确定基因１７９２个（记为Ｒｅａｌ基因），理论预测的ＯＲＦ中，有基因名称的有１１５８个（记为的Ｆｇｅｎｅ），Ｏｒｆ的有１３０４个。其他注释不规范的和不是以ＡＴＧ、ＧＴＧ或ＴＴＧ起始的基因有２５个，我们没有考虑。在Ｂｓｕｂ全部４１１２个ＯＲＦ中，得到Ｒｅａｌ基因２２６８个，Ｆｇｅｎｅ基因１８１７个，因为Ｏｆｆ基因太少，把它们都归在Ｆｇｅｎｅ中。其他注释不规范的和不是以ＡＴＧ、ＧＴＧ或ＴＴＧ起始的基因有２７个，本文不与考虑，具体数目见表ｌ－ｌ。它给出了大肠杆菌和枯草杆菌中Ｒｅａｌ、Ｆｇｅｎｅ和Ｏｆｆ～＝种类型的基因分别以ＡＴＧ、ＧＴＧ和ＴＴＧ作为起始密码子的基因数目。
表１－１分别以ＡＴＧ、ＧＴＧ和ＴＴＧ起始的三种类型的基因数目
Ｔａｂｌｅｌ－１ＴｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｔｈｒｅｅｓｏｒｔｓｏｆｇｅｎｅｓｓｔａｒｔｉｎｇｗｉｔｈＡＴＧ、ＧＴＧａｎｄＴＴＧ
（三）、Ｌ－Ｔｅｒ到起始密码子距离的统计金昌市政府工作报告
我们知道编码区与其上游非编码区存在着的联系，那么Ｌ—Ｔｅｒ到起始密码子的距离是否与起始密码子位置有关？本着这个思路，对大肠杆菌和枯草杆菌的Ｌ—Ｔｅｒ到起始密码子的距离进行分析和研究，得到了一些有意义的结果。
南山集团神秘王国１、基因数目随距离的分布
把大肠杆菌和枯草杆菌的真实基因分成以ＡＴＧ和ＧＴＧ起始的基因，对它们的Ｌ—Ｔｅｒ到起始密码子的距离和Ｌ－Ｔｅｒ到起始密码子下游紧邻ＡＴＧ钓距离分布进行分析，见图１一ｌ。
从图中我们发现，大肠杆菌和枯草杆菌的Ｌ—Ｔｅｒ到起始密码子ＡＴＧ的长度分布有明显的偏置，８０％左右的基因分布在２０个氨基酸以内，而Ｌ．Ｔｅｒ到起始密码子下游紧邻的ＡＴＧ的长度分布非常的散，它一直延伸到１００—２００ａ．ａ之间，基本接近随机分布；以ＧＴＧ为起始密码
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