重复基因的演化

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目录

第1章引言

1．1重复基因的演化

1．1．1重复基因在演化中的作用

1．1．2重复基因的产生机制

1．1．3重复基因在长期演化中的留存

1．2脊椎动物早期全基因组重复的研究进展

1．2．1有颌类的远古全基因组重复事件研究

1．2．2无颌类和有颌类的谱系关系的研究

1．2．3无颌类的远古全基因组重复事件研究

1．2．4全基因组重复事件的功能性后果

1．3重复基因间维持功能冗余机制的研究进展

1．3．1鲁棒性的概念和机制

1．3．2鲁棒性的起源

1．3．3解释重复基因之间功能冗余性被长期留存的假说

1．3．4支持或反对各个假说的证据

1．3．5遗传互作

1．3．6人类基因组中重复基因功能冗余的研究

1．3．7功能冗余重复基因在癌症治疗上有潜在价值

1．4重复基因的表达调控模式演化的研究进展

1．4．1重复基因启动子水平的演化

1．4．2重复基因表达水平的演化

1．4．3重复基因表观调控的演化

1．5本研究的科学问题和研究思路

1．5．1科学问题

1．5．2研究思路

第2章脊椎动物祖先的早期全基因组重复事件

2．1材料和方法

2．1．1基因组和基因注释的来源

2．1．2鉴定同源基因

2．1．3推断染色水平同源关系

2．1．4回复突变(back-mutation)家鸡和斑点雀鳝的染色体

2．1．5重构脊椎动物祖先染色体

2．1．6基于染色体水平演化树解析有颌类的全基因组重复过程

2．1．7鉴定全基因组重复前后的染色体重排事件

2．1．8推断无颌类基因相对于有颌类同源基因的系统发育位置

2．1．9盲鳗Hi-C数据的产生与分析

2．1．10鉴定同一物种内染色体水平的融合事件

2．1．11重组装七鳃鳗基因组

2．1．12基于重复基因留存情况推断全基因组重复的次数

2．1．13基于重复基因留存情况鉴定直系同源染色体

2．1．14鉴定盲鳗基因组中的同源染色体融合事件

2．2结果

2．2．1概述分析框架和分析结果

2．2．2重构有颌类脊椎动物的祖先染色体核型

2．2．3推断脊椎动物祖先染色体被全基因组重复所塑造的历史

2．2．4祖先染色体核型与其他工作的比较分析

2．2．5第一次全基因组重复后(post-1R)的染色体融合事件

2．2．6推演有颌类祖先核型演化历史

2．2．7基于Hi-C数据的盲鳗基因组组装

2．2．8纠正初步组装结果

2．2．9对纠正后的基因组进行Hi-C组装

2．2．10推断无颌类是否与有颌类共享全基因组重复

2．2．11推演无颌类的全基因组重复历史

2．3讨论

2．3．1有颌类的两轮全基因组重复历史

2．3．2无颌类的三轮全基因组重复历史

2．3．3基于重复基因留存情况的分析

2．3．4无颌类和有颌类仅共享一轮全基因组重复

2．3．5脊椎动物早期物种分歧和全基因组重复的时间差异

2．3．6全基因组重复与有颌类表型演化的关联性

第3章人类基因组中的功能补偿性重复基因

3．1材料和方法

3．1．1sgRNA的设计

3．1．2sgRNA文库的设计

3．1．3基于sgRNA的重要性分值计算基因互作(GI)强度

3．1．4基于非靶向sgRNA数据拟合经验方差

3．1．5基于方差加权平均计算GI强度

3．1．6鉴定统计显著的负向GI对

3．1．7同一细胞系不同筛选数据之间的一致性评估

3．1．8跨细胞系预测的功能补偿重复基因对

3．1．9分析组织发育过程中的转录组数据

3．1．10下载以及整理重复基因的分子特征数据

3．1．11分析癌症基因组数据

3．1．12整理蛋白质的成药性数据

3．2结果

3．2．1构建人细胞系中双基因及单基因敲除系统。

3．2．2将双基因敲除系统应用到细胞系中进行大规模筛选

3．2．3应用方差加权平均的方法整合sgRNA水平的数据

3．2．4评估并验证重复基因之间的GI关系

3．2．5负向GI重复基因对数据的整合

3．2．6重复基因之间在发育过程中的共表达

3．2．7重复基因间功能冗余性被选择所维持

3．2．8具有功能冗余性的重复基因为癌症治疗提供新思路

3．3讨论

3．3．1细胞系中重复基因对之间的负向GI概率

3．3．2人类基因组中重复基因对在维持发育稳定中的作用

3．3．3人类基因组中重复基因对之间功能冗余性的维持

第4章重复基因在表观调控水平上的演化

4．1材料与方法

4．1．1基因起源年龄推断

4．1．3组蛋白修饰免疫共沉淀芯片(ChIP-chip)数据的处理

4．1．4转录组数据分析

4．2结果

4．2．1产生果蝇基因组中重复基因的年龄数据集

4．2．2建立基因年龄和表观修饰之间的关联

4．3讨论

4．3．1果蝇基因组中表观修饰调控重复基因表达演化

第5章结论与展望

5．1结论

5．2展望

参考文献

附录

致谢

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

研究生学位论文承诺及完成修订保证书

相关知识

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