基因表達數(shù)據(jù)的集成、分析和可視化.pdf

1、隨著人類基因組計劃的完成以及分子生物學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，基因組學(xué)的研究重心開始從揭示生命的所有遺傳信息轉(zhuǎn)移到分子水平功能的研究上。生物信息學(xué)的研究重心也隨之由基因組序列轉(zhuǎn)移到序列生物學(xué)意義的研究上。在后基因組時代，生物信息學(xué)主要研究基因組編碼序列的轉(zhuǎn)錄、翻譯的過程和結(jié)果，著重分析基因表達調(diào)控信息，分析基因及其產(chǎn)物的功能。由芯片技術(shù)產(chǎn)生的基因表達數(shù)據(jù)包含了豐富的生物過程信息，這些信息在人類疾病相關(guān)研究中有著重要的作用，基因表達與基因功能相

2、結(jié)合也成為研究基因調(diào)控機制的一個重要手段。如何有效地分析利用這些數(shù)據(jù)成為生物信息學(xué)研究的中心任務(wù)。 為了推動基因組學(xué)的研究，我們實驗室建立了基因表達調(diào)控信息集成數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(GRI)。目前GRI系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要是以基因調(diào)控信息為主；GRI系統(tǒng)提供了基因調(diào)控信息復(fù)合查詢工具和基因相關(guān)信息下載工具。為了更好地研究基因的功能，為相關(guān)領(lǐng)域的科研工作者提供數(shù)據(jù)挖掘和分析的平臺，本文將基因表達數(shù)據(jù)集成到GRI系統(tǒng)中，實現(xiàn)了基因表達數(shù)據(jù)和基因調(diào)控

3、數(shù)據(jù)的有機結(jié)合并提供了相關(guān)的工具。 基因表達信息主要包括：基因表達數(shù)據(jù)、基因表達數(shù)據(jù)的實驗信息、基因表達數(shù)據(jù)對應(yīng)的探針信息，這些數(shù)據(jù)之間互相關(guān)聯(lián)，形成有機的整體。本文在研究了GEO、ArrayExpress等國際知名的基因表達數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)有GRI系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，完成了基因表達數(shù)據(jù)庫的需求分析與設(shè)計，實現(xiàn)了對基因表達信息的集成，使之與GRI系統(tǒng)中的基因調(diào)控信息有機地融合到一起。本文實現(xiàn)了GkI系統(tǒng)中基因調(diào)控信息的智能更新；完成了基因表

4、達數(shù)據(jù)庫的設(shè)計，表達數(shù)據(jù)的獲取、分析和集成；實現(xiàn)了基因表達數(shù)據(jù)的可視化工作以及基因表達數(shù)據(jù)相關(guān)信息的查詢，為用戶提供了友好的查詢界面。 在完成GRI系統(tǒng)表達數(shù)據(jù)庫設(shè)計之后，對獲取的數(shù)據(jù)進行分析，提取出基因表達相關(guān)的信息并集成到系統(tǒng)中。這是一項復(fù)雜的工作，因此我們設(shè)計了基因表達數(shù)據(jù)分析集成程序，實現(xiàn)了基因表達信息自動分析處理。同時，為了保證GRJ系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及時更新，我們采用智能代理技術(shù)，編寫了程序，初步實現(xiàn)了基因調(diào)控信息地更新。

5、 在GRI系統(tǒng)現(xiàn)有查詢服務(wù)的基礎(chǔ)上，我們將基因表達信息查詢服務(wù)與現(xiàn)有的基因調(diào)控信息查詢服務(wù)有機地結(jié)合在一起，實現(xiàn)了基因調(diào)控信息和基因表達信息之問的關(guān)聯(lián)查詢。同時，我們還詳細(xì)分析了國際知名網(wǎng)站可視化的設(shè)計。結(jié)合實際情況，采用了Servlet+Applet可視化方法，以柱狀圖和曲線圖兩種顯示方式實現(xiàn)了基因表達數(shù)據(jù)的可視化，使用戶對數(shù)據(jù)庫所提供的信息有一個直觀的理解。用戶可以下載自己感興趣的信息作進一步地分析。 GRI系統(tǒng)是一個

6、自主開發(fā)研制的基因表達調(diào)控信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它不是單純的國外數(shù)據(jù)庫的鏡像，而是一個能夠兼容不同數(shù)據(jù)，可以從不同數(shù)據(jù)源自動下載和更新數(shù)據(jù)的集成系統(tǒng)。它有機地將基因調(diào)控信息和表達信息融合在一起，為科研人員提供了一個很好研究的平臺。GRI系統(tǒng)采用了先進的Oracle以及Java的相關(guān)技術(shù)，具有很好的性能以及跨平臺能力；它友好的界面為用戶提供了不同數(shù)據(jù)間的關(guān)系查詢，為進一步的分析奠定了良好的基礎(chǔ)。我們希望，GRI系統(tǒng)能成為生物信息學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的研究