鲍曼不动杆菌表面多糖检索和注释系统的构建与数据分析

作     者：刘毛毛 

作者单位：浙江科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄俊;陈欢

授予年度：2024年

学科分类：1007[医学-药学(可授医学、理学学位)] 12[管理学] 100705[医学-微生物与生化药学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 100103[医学-病原生物学] 10[医学] 

主      题：鲍曼不动杆菌 表面多糖 血清分型 糖基转移酶 数据库 

摘      要：鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumannii,AB)是一种具有较强耐药性和生存能力的致病菌,几乎到了无抗生素可治的地步,对全球医疗卫生领域构成了严重威胁,世界卫生组织已将其列为药物开发的关键目标之一。AB表面多糖是其主要的毒力因子之一,对于开发疫苗、诊断试剂和免疫调节药物具有极其重要的意义。然而,关于AB表面多糖的信息,缺乏系统的统计和精准的分类,这对于需要快速、全面、准确获取相关信息的研究者来说是一个巨大的挑战。基于此背景,本文通过收集与处理大量AB表面多糖相关数据,结合独立开发的流程和网站建设技术,成功搭建了AB表面多糖数据库网站(*** Surface Polysaccharide Database,Abau SP),为AB基因组数据分析提供了强大支持。之后使用该平台对AB基因组进行数据分析,扩展了数据库的应用范围,也为未来研究AB表面多糖提供数据支撑。具体研究内容如下: (1)构建数据库。本研究从微生物基因组分类数据库(GTDB)、美国国家生物技术信息中心(NCBI)、代谢通路数据库(METACYC)和已发表的文献资料中下载了AB基因组序列、多糖合成基因簇、表面多糖血清分型信息、单糖合成信息、糖基转移酶、糖苷键、供体、受体、单糖合成信息和糖基转移酶序列,总计收集并整理了糖基转移酶序列和功能信息共计是89,959条(截至2021年5月),经过去冗余处理,最终获得了24,807条序列。经过整理得到了94种荚膜多糖分型、15种脂寡糖分型和45条糖基转移酶序列,据此绘制了表面多糖结构图和合成基因簇功能图,并将以上所有信息存储在数据库里。 (2)搭建数据库平台。为了给用户提供一个界面友好、功能全面的平台,本研究使用Django框架开发了系统分析网站,并采用HTML5、Java Script和CSS构建了前端页面。通过自主编写的Python程序嵌入分析流程,该平台提供了数据检索和可视化的功能入口,利用***和***等框架实现了数据的动态可视化展示。该平台涵盖了首页(Home)、血清分型(Serogroups)、检索(Search)、糖基转移酶(Glycosyltransferase)、通路(Pathway)和分析(Analysis)六大功能模块并特别针对通路和分析模块开发了支持血清分型分析和糖基转移酶注释的程序。 (3)分析数据多样性。从NCBI下载了AB基因组序列信息28,505条(截至2023年5月),使用平台对基因组进行血清分型和糖基转移酶注释。根据血清分型结果,去除分型质量低的基因组之后,最终得到荚膜多糖分型基因组序列21,952条、脂寡糖分型基因组序列26,316条。对AB来源多样性进行分析,发现其在不同环境和地区的适应性和分布模式具有显著差异。根据糖基转移酶注释结果,选取不同分型基因组的糖基转移酶注释结果和数据库中相对应分型的化学结构进行比对,发现预测完全匹配率为71.1%,部分匹配率为26.7%,错误匹配率为2.2%,验证了该平台的准确性与可信度。