海马组织发育过程中基因调控网络构建的生物动力学模型研究

摘要

研究背景： 基因芯片作为一类新兴的生物技术，已在生命科学不同领域得到广泛的应用，极大地推进了生命科学的发展，加快了对生命本质的认识。基因芯片可以用于基因诊断、基因表达研究、发现新基因、基因与基因、基因同其他生物大分子的相互作用等众多领域，具有广泛的研究前景。由于一个基因的表达受其它基因的影响，而这个基因又会影响其它基因的表达，这种相互影响、相互制约的关系构成了复杂的基因表达调控网络。因此，要了解细胞的生长过程还应该从整体出发，观察基因之间的相互关系。基因芯片可以从全基因组水平来分析基因的表达情况，因此，我们可以通过数学模型来分析基因之间的相互作用关系。目前，应用Lotka-Volterra方程进行基因表达调控网络的研究还未见报道。另一方面，海马结构在学习和记忆中起重要作用，还具有控制感情行为与神经内分泌功能，日益受到人们的关注。本研究旨在基于基因表达数据，通过数学手段，来构建脑发育过程中海马组织基因表达的调控网络。 方法： 根据GO数据库，我们选择了在7个时间点上均有表达的43个与海马组织发育过程相关的基因，从生物种群竞争系统动力学的角度出发，采用Lotka-Volterra方程建立基因之间的调控关系网络。 结果： 利用Lotka-Volterra方程最终得到了每个基因表达的内禀增长率和所选基因之间的调控矩阵，找到了它们之间的调控网络关系，并进行了图像可视化描述。 结论： 生物种群竞争系统动力学思想能够合理地描述基因之间的调控关系，其结果符合生物学实际，并为进一步的生物学实验提供了依据。

目录

论文说明：英文缩写词表

声明

摘要

前言

1.1海马结构概述

1.2海马组织的基因芯片实验

1.3本文的主要工作及意义

模型与方法

2.1基因调控网络模型的研究状况

2.2基于生物种群竞争动力学系统的基因调控网络模型建立

2.3 GO数据库

实验过程与结果

3.1基因的选择

3.2 Lotka-Volterra方程的建立

3.3三次样条函数插值运算及Matlab软件实现

3.4各个基因的内禀增长率

3.5表达调控矩阵及其可视化

讨论

参考文献

致谢

文献综述统计方法在蛋白质组学中的应用

攻读硕士学位期间发表和撰写论文情况