比較基因組學平臺的設計與構建.pdf

1、隨著高速測序技術的迅猛發(fā)展和眾多物種的全基因組測序計劃的實施,基因組數(shù)據(jù)呈海量增長趨勢。大規(guī)模的全基因組數(shù)據(jù)的功能分析需要新的算法、軟件和強大的計算平臺的支持。本文首先針對比較基因組學研究現(xiàn)狀,總結了比較基因組學應用軟件中存在的問題,這些問題主要表現(xiàn)在不同軟件有各自特殊的數(shù)據(jù)輸入輸出格式,且常常采用不同的算法,各自側重點也不同；此外有些只能在特定的操作系統(tǒng)下運行,大多數(shù)軟件設置的參數(shù)比較多,一般生物學家往往難于掌握,結果同樣的序列用不同

2、的軟件得到的結果也不同。而特別值得指出的是,一個全基因組數(shù)據(jù)往往都非常龐大,尤其是進行多重全基因組比對時,需要耗費大量的計算時間和存儲空間,個人計算機往往不能滿足要求。
　　 針對上述問題開發(fā)了面向生物學家的比較基因組學分析平臺,平臺采用瀏覽器/服務器(Browser/Server,B/S)網(wǎng)絡構架,用戶可以在個人計算機上通過web瀏覽器,將基因組數(shù)據(jù)提交到相應的web服務器,同時選擇參數(shù),服務器進行分析和處理后,將結果返回到用

3、戶瀏覽器或直接發(fā)送到用戶郵箱。服務器的硬件平臺為一臺裝有Linux操作系統(tǒng)的高性能計算機(PowerCluster8000IN),網(wǎng)絡服務器為Apache HTTP,平臺數(shù)據(jù)管理則采用MySQL數(shù)據(jù)庫,并用Perl語言做后臺的開發(fā)工具,HTML編寫前臺網(wǎng)頁。平臺可以接受fasta、multi-fasta、genebank等格式的數(shù)據(jù)文件和用戶直接提交的序列作為輸入數(shù)據(jù)。最后數(shù)據(jù)分析的結果以表格、文本或圖像形式返回用戶平臺。
　　

4、 平臺的主要功能有:
　　 (1)全基因組比較分析:尋找基因組間的同線性區(qū)域,基因組重組(基因插入/缺失、重復、重排和水平轉移),單核苷酸突變和拷貝數(shù)變異。
　　 (2)基因組堿基組成成分分析,基因預測,tRNA預測,rRNA預測和重復序列搜索。
　　 (3)動態(tài)顯示基因組比對的同線性和基因組重組圖形和插入刪除結果,用戶可以對圖像進行放大、縮小和平移等操作。
　　 基于所構建的平臺,本文對10種新型甲型流