多能干细胞诱导因子及其家族蛋白的生物信息学分析

摘要

Oct4，Sox2，Klf4和Nanog是四个广泛存在于不同物种中的转录因子，2007年，日本科学家Yamanaka利用转基因技术将四个转录因子导入成熟的体细胞后，分化的体细胞发生基因重编程，成为具有分化全能性的诱导多功能干细胞(ips)。2009年，我国科学家通过四倍体补偿实验证明小鼠ips细胞能够产生具有生殖能力的后代，进一步证明了ips细胞的全能性。这种人工获得的多能性干细胞由于其具有诱导分化为多种组织细胞的潜能而成为再生医学研究的热点，在组织器官移植等再生医学中具有非常重要的应用价值。
　　人工诱导干细胞过程中用到的转录因子Oct4，Sox2，Klf4和Nanog是调控从分化了的体细胞到诱导多能性干细胞开关的关键转录因子。是一种通过特异性结合到某些DNA序列来调控DNA转录为RNA的转录蛋白，在胚胎干细胞增殖分化过程中起着非常重要的作用。虽然能够通过导入诱导因子的方法得到多能性干细胞，但是这四个转录因子如何使细胞重编程到干细胞状态的分子机制尚不清楚，对于这四个诱导因子的生物学特征也仍然缺乏深入全面的研究。
　　本文利用生物信息学的方法对这四个诱导因子在十个物种中的蛋白特性进行了研究分析，利用蛋白序列构筑了蛋白序列在不同物种中的进化树，从而能够清晰的描绘出这几种蛋白的进化关系。对几种转录因子基因可变性剪切的分析部分解释了家族蛋白成员扩增的原因。同时还对四个转录因子在不同发育阶段和不同组织中的表达做了分析。结果显示Nanog不存在于无脊椎动物果蝇和线虫中。因此我们判断可能有类似功能的蛋白存在无脊椎动物中，或者其在发育过程中存在着和脊椎动物不同的发育机制。文中还对几个蛋白的结构域组成做了分析，并且探究了因为可变剪切造成的结构域变化的情况。最后本文还对Oct4家族蛋白在翻译表达过程中有调控作用的miRNA做了预测，以及各个家族蛋白成员人体细胞中的相互作用关系进行了探究，以此来找出它们在不同生物学过程或者不同组织中的作用关系。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究概况

1．3 主要研究方法

1．4 本文主要研究内容

第二章 干细胞诱导因子家族蛋白在多个物种中的筛选

2．1 家族蛋白的定义

2．2 Blast方法及在本文中的应用

2．2．1 Blast算法简介

2．2．1 Blast序列比对及家族蛋白的筛选

第三章 干细胞诱导因子的进化树分析

3．1 系统进化树理论

3．2 进化树构建算法

3．3 进化树构建的实现

第四章 干细胞诱导因子在多个物种中的结构域及可变剪切分析

4．1 蛋白的结构域

4．2 诱导因子的结构域分析

4．2．1 pfam的蛋白结构域分析

4．2．2 蛋白结构域可视化表示的实现

4．2．3 干细胞诱导因子中的结构域组成

4．3 诱导因子可变剪切分析

4．3．1 可变剪切简介

4．3．2 可变剪切分析

4．3．3 可变剪切的图形化表示

第五章 干细胞诱导因子表达分析及功能

5．1 基因表达及分析方法

5．2 四因子基因表达的分析

5．3 Oct4及其家族基因的表达

第六章 Oct4家族蛋白作用关系和microRNA预测

6．1 Oct4蛋白的调控网络

6．2 参与Oct4家族基因调控的microRNA预测

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

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