基因定位方法的创新与DNA自动机硬件的研究

论文摘要

基因分型,统计分析和基因功能研究是现代遗传学研究中的三个核心组成部分。这三个部分顺序衔接,成为揭开遗传疾病致病机制的重要手段。本文对这三个部分的研究方法做出细致的分析并针对存在的问题提出改进方法。首先,应用纳米金粒子对基于等位基因特异性PCR方法的SNP基因分型作出改进,增强了等位基因特异性PCR方法的基因分型能力。由于纳米金的成本很低,且不需要对原有的实验方法作出大的改动,所以这种方法有望发展成为高性价比的基因分型方法。其次,基于Haseman-Elston模型对受累同胞对法作出改进,使其可以应用到顺序性状的研究中。数据模拟的结果表明新的方法更加适合小样本,及存在较强连锁关系的标记位点的情况。最后,在实验结果的基础上探讨了DNA自动机硬件对连接酶的依赖性。而DNA自动机已经可以根据一定的逻辑在体外调控基因的表达,为基因功能的研究提供了一种新的方法。从实验结果可以看出,FokI是本文涉及的几种限制性内切酶中最适合的无连接酶DNA自动机的硬件,而其他几种酶则各具特色。这项研究给向无酶DNA自动机的跨越提供了有力支持。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一部分 基因分型方法的比较和创新
• 1 引言
• 1.1 常见的多态性标记
• 1.2 常用的SNP 基因分型技术
• 1.2.1 基于杂交的方法
• 1.2.2 引物延伸技术
• 1.2.3 等位基因特异性寡核苷酸连接技术
• 1.2.4 基于酶切的检测技术
• 1.2.5 根据分子构象改变检测SNP
• 1.3 单倍型
• 1.3.1 连锁不平衡
• 1.3.2 单倍型域和单倍型
• 1.4 直接单倍型分型
• 1.4.1 体细胞杂交
• 1.4.2 单分子PCR
• 1.4.3 等位基因特异性PCR
• 1.4.4 Polymerase colony
• 1.4.5 长片段PCR 和分子内连接
• 1.4.6 直接分析单个DNA 分子
• 1.4.7 单链构象多态性
• 1.5 纳米金粒子
• 1.5.1 纳米金的制备
• 1.5.2 纳米金粒子在PCR 反应中的作用
• 2 实验方法
• 3 结果
• 3.1 AuNP 浓度对PCR 的影响
• 3.2 AuNP 的粒径对ASPCR 反应的影响
• 3.3 纳米金对实际SNP 分型的影响
• 4 讨论
• 第二部分 顺序性状基因连锁分析的改进研究
• 1 引言
• 1.1 连锁、重组和连锁分析
• 1.1.1 同胞对等位基因相关性
• 1.1.2 Haseman-Elston 模型
• 1.2 主要的连锁分析方法
• 1.2.1 基于模型的连锁分析方法
• 1.2.2 模型自由方法
• 1.3 半定量性状
• 2 基于IBD 的半定量线性回归方法
• 2.1 排秩
• 3 数据模拟实验
• 3.1 数据模型
• 3.2 数据组成
• 4 结果和讨论
• 5 结论
• 第三部分 DNA 计算机硬件的研究
• 1 引言
• 1.1 DNA 计算的生物学背景知识
• 1.1.1 DNA 的结构
• 1.1.2 Watson-Crick 互补
• 1.1.3 工具酶和载体
• 1.1.4 DNA 计算常用的操作
• 1.2 经典的DNA 计算实验
• 1.2.1 Adleman 实验
• 1.2.2 Lipton 实验
• 1.3 DNA 计算发展前沿
• 1.3.1 自组装模型
• 1.3.2 加密和密码破译
• 1.4 DNA 自动机原理及实现
• 1.4.1 经典的DNA 自动机试验
• 1.4.2 对DNA 自动机硬件的新认识
• 2 材料和方法
• 2.1 实验组分的准备
• 2.2 梯度实验
• 3 结果和讨论
• 3.1 实验结果
• 3.2 DNA 计算的优点及目前存在的问题
• 3.2.1 DNA 计算的优点
• 3.2.2 DNA 计算目前存在的问题
• 总结与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文