上千种细菌基因组复制起始区的规律提取及应用

对细菌基因组复制起始区结构和调控机制的研究，有助于人们破解DNA复制过程中分子调控机理之谜以及开发新的广谱抗菌药物，因而具有重要的理论意义和应用价值。基于Z曲线理论，借助比较基因组学的手段，我们实验室建立和发展了新的细菌基因组复制起始区预测算法和网上数据库系统，对上千种细菌基因组的复制起始区进行了可靠预测，研究成果得到国际本领域学术同行的高度重视和认可。本项目拟在预测的基础上总结出细菌基因组复制起始区与系统发生关系之间的规律，寻找复制起始区邻接基因种类、DnaA Box选用等保守性特征，从而得到分类等级在科以上（某些特征甚至到门）的统计学规律。基于所得规律为发展预测算法提供进一步的帮助，甚至在全基因组序列未知的情况下，仅靠系统发生关系的信息对复制起始区的位置进行预测。另外，可以有目的性的对实验对象进行选择、对实验过程进行设计，从而方便快捷的对预测复制起始区进行实验验证和功能性分析。

DNA 作为遗传信息的载体，其复制机理一直备受关注。DNA复制开始的特定位置被称为复制起始点。对DNA复制起始点结构和功能进行研究，有助于破解DNA 复制过程中分子调控机理之谜、开发广谱抗菌药物以及构建高效克隆载体，因而具有重要的理论意义和应用价值。本人从2007年参加工作起一直从事细菌、古菌和真核基因组复制起始点的相关研究，系统建立和发展了细菌和古菌基因组复制起始点预测软件Ori-Finder和数据库DoriC。预测结果多次得到国内外研究组的实验验证，并被Science期刊论文引用、印证。在项目资助期间，围绕基因组复制起始点作了如下工作：1. 对复制起始点预测软件Ori-Finder进行了升级，开发出专门预测古菌基因组复制起始点的版本Ori-Finder 2.0; 2. 对数据库DoriC进行了更新，新版本数据库包括两千余种细菌和上百种古菌基因组的复制起始点数据，建立了真核生物复制起始点数据库DeOri; 3. 在实验方面，我们对蓝细菌Cyanothece ATCC 51142复制起始点的预测结果提供了实验证据; 4. 对多个微生物进行了全基因组测序，并对其染色体和质粒的复制起始点进行了预测分析；5. 对必需基因数据库DEG进行了更新，将原核复制起始点作为必需元件也加入其中。在本项目资助下，本人共发表SCI论文20篇，其中以本人第一作者/通讯作者身份在Nucleic Acids Research，Bioinformatics等杂志发表SCI论文14篇，英文核心1篇，为Springer出版的丛书撰写一个书籍章节。另外，本人受邀担任了Frontiers in Microbiology杂志（SCI二区刊物，影响因子3.989）客座主编，主持微生物基因组复制起始点专刊。该专刊收录了来自加拿大麦吉尔大学、丹麦哥本哈根大学、中国科学院等国内外知名大学、研究所的十余篇论文。专刊论文已被Nature communication, The ISME Journal 等SCI期刊以及Springer Protocols Handbooks 丛书引用。