Đang tải... (xem toàn văn)
Xây dựng CSDL hai gene 16S và 23S rRNA ở vi khuẩn - Ứng dụng CSDL này để phát hiện các vi khuẩn gây bệnh viêm màng não mủ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH BỘ MƠN CƠNG NGHỆ SINH HỌC ***000*** LÊ VĂN TÁM XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU HAI GENE 16S VÀ 23S RIBOSOM RNA Ở VI KHUẨN – ỨNG DỤNG CƠ SỞ DỮ LIỆU HAI GENE 16S VÀ 23S RIBOSOM RNA Ở VI KHUẨN ĐỂ PHÁT HIỆN CÁC TÁC NHÂN GÂY BỆNH VIÊM MÀNG NÃO MỦ (Bacterial Meningitis) Luận văn kỹ sƣ Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Thành phố Hồ Chí Minh -2006- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH BỘ MƠN CƠNG NGHỆ SINH HỌC ***000*** XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU HAI GENE 16S VÀ 23S RIBOSOM RNA Ở VI KHUẨN – ỨNG DỤNG CƠ SỞ DỮ LIỆU HAI GENE 16S VÀ 23S RIBOSOM RNA Ở VI KHUẨN ĐỂ PHÁT HIỆN CÁC TÁC NHÂN GÂY BỆNH VIÊM MÀNG NÃO MỦ (Bacterial Meningitis) Luận văn Kỹ sƣ Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Giáo viên hƣớng dẫn TS TRẦN THỊ DUNG LƢU PHÚC LỢI Sinh viên thực LÊ VĂN TÁM Thành phố Hồ Chí Minh -2006- MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY, HCMC DEPARTMENT OF BIOTECHNOLOGY ************ CONSTRUCT DATABASE OF 16S AND 23S RIBOSAMAL RNA GENE IN BACTERIA – APPLICATION THE DATABASE FOR DETECTION BACTERIAL MENINGITIS Graduation thesis Major: Biotechnology Professor Student Ph.D TRAN THI DUNG LE VAN TAM LUU PHUC LOI Ho Chi Minh City -2006- LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: Ban Giám hiệu trƣờng Đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh, Ban chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ Sinh học, tất quý thầy cô truyền đạt kiến thức cho tơi suốt q trình học trƣờng TS Trần Thị Dung Cử Nhân Lƣu Phúc Lợi tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tơi thời gian làm khóa luận tốt nghiệp Xin gởi lời cảm ơn đến tập thể lớp Công Nghệ Sinh Học K28 động viên, giúp đỡ bên cạnh lúc vui buồn Cha mẹ kính yêu ni nấng, dạy dỗ động viên để đạt đƣợc thành nhƣ ngày hôm Thành phố Hồ Chí Minh, ngày…tháng…năm 2006 Sinh viên LÊ VĂN TÁM iii TÓM TẮT KHÓA LUẬN LÊ VĂN TÁM, Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Tháng 8/2006 “XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU HAI GENE 16S VÀ 23S RIBOSOM RNA Ở VI KHUẨN – ỨNG DỤNG CƠ SỞ DỮ LIỆU HAI GENE 16S VÀ 23S RIBOSOM RNA Ở VI KHUẨN ĐỂ PHÁT HIỆN CÁC TÁC NHÂN GÂY BỆNH VIÊM MÀNG NÃO MỦ (Bacterial Meningitidis)” Hội đồng hƣớng dẫn: – TS Trần Thị Dung – Cử nhân Lƣu Phúc Lợi Khóa luận đƣợc thực mơn Cơng Nghệ Sinh Học - Trƣờng Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, từ tháng 1/2006 đến 8/2006 Với phát triển kỹ thuật sinh học phân tử, số lƣợng lớn gene 16S 23S rRNA đƣợc giải trình tự Những trình tự gene đƣợc lƣu trữ CSDL sinh học lớn nhƣ NCBI, EMBL, DDBj…Vì CSDL lớn chứa nhiều thông tin khác nhau, không tập trung cho đối tƣợng cụ thể nên khó thực việc truy xuất thông tin phục vụ trực tiếp cho nghiên cứu chuyên biệt Do vậy, mục tiêu đề tài tiến hành xây dựng sở liệu hai gene 16S 23S rRNA vi khuẩn ứng dụng CSDL để phát loài vi khuẩn gây bệnh viêm màng não mủ Để đạt đƣợc mục tiêu trên, khóa luận cần đảm bảo thực nội dung nhƣ sau: Dùng Perl script để thu nhận mẫu tin hai gene từ trang CSDL GenBank (CSDL nucleotide NCBI) Tiếp tục sử dụng Perl script tách mẫu tin thu nhận đƣợc thành phần riêng biệt nhƣ accession number (mã số truy cập), gi, definition, sequence (trình tự gene)… Thiết kế CSDL dựa vào mơ hình liệu quan hệ Dùng Perl script để chuyển tự động thông tin tách đƣợc bƣớc vào CSDL Sử dụng giao thức CGI kết hợp với ngơn ngữ lập trình Perl để thiết kế trang web CSDL hai gene 16S 23S rRNA loài vi khuẩn iv Sử dụng trình tự hai gene 16S 23S rRNA CSDL để thiết kế mồi cho phản ứng PCR phát phân biệt tác nhân gây bệnh viêm màng não mủ Đề tài đạt đƣợc kết nhƣ sau: Đã thu thập đƣợc 2825 mẫu tin gene 16S rRNA 305 mẫu tin gene 23S rRNA từ sở liệu GenBank (NCBI) Tạo đƣợc CSDL hai gene 16S 23S rRNA tích hợp với web Trang web CSDL hai gene gồm có trang chính: HOME, SEARCH, TOOL, LINK, ABOUT Từ trang web này, ngƣời sử dụng truy xuất thơng tin, tìm kiếm trình tự, so sánh trình tự quan tâm với trình tự CSDL (alignment, BLAST)… Ngồi ra, trang web kết nối đến trang phụ khác để cung cấp tiện ích cho ngƣời dùng Thiết kế mồi cho phản ứng PCR phát tác nhân gây bệnh viêm màng não mủ chƣơng trình thiết kế mồi Primrose v MỤC LỤC Nội dung Trang LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT KHÓA LUẬN iv MỤC LỤC vi DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ x DANH SÁCH CÁC HÌNH xi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT xiii PHẦN 1: MỞ ĐẦU .1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC ĐÍCH 1.3 YÊU CẦU PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 SƠ LƢỢC VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU 2.1.1 Định nghĩa 2.1.2 Hệ quản trị CSDL (Database Management System – DBMS) 2.1.3 Các mơ hình liệu 2.2 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PERL, MẠNG INTERNET VÀ WEB 2.2.1 Perl 2.2.1.1 Tóm tắt lịch sử phát triển 2.2.1.2 Ứng dụng 2.2.1.3 Một số module Perl thƣờng đƣợc sử dụng 2.2.2 Giới thiệu mạng Internet 2.2.3 Tích hợp CSDL với web dùng CGI 2.3 CƠ SỞ DỮ LIỆU SINH HỌC 2.3.1 NCBI (National Center for Bioinformatic Information) 2.3.1.1 Vài nét NCBI 2.3.1.2 Một số sở liệu NCBI 2.3.1.3 Một số công cụ NCBI 2.3.2 EBI (European Bioinformatics Institute) vi 2.3.2.1 Vài nét EBI 2.3.2.2 Một số sở liệu EBI 2.3.2.3 Một số công cụ hỗ trợ phân tích trình tự sinh học 2.3.3 SIB (Swiss Institute of Bioinformatics) 2.3.4 DDBJ (DNA Data Bank Japan) PDBj (Protein Database Japan) 10 2.4 BỆNH VIÊM MÀNG NÃO MỦ 12 2.4.1 Sơ lƣợc bệnh viêm màng não mủ 12 2.4.1.1 Định nghĩa 12 2.4.1.2 Bệnh theo lứa tuổi 12 2.4.1.3 Các đƣờng xâm nhiễm vi khuẩn gây bệnh 13 2.4.2 Các triệu chứng biểu lâm sàng bệnh 13 2.4.2.1 Những triệu chứng giai đoạn khởi phát 13 2.4.2.2 Biểu lâm sàng viêm màng não mủ 13 2.4.3 Hậu bệnh đối tƣợng bị lây nhiễm 15 2.4.4 Tình hình bệnh viêm màng não mủ giới Việt Nam 15 2.5 VI KHUẨN GÂY BỆNH VIÊM MÀNG NÃO MỦ 16 2.6 CÁC PHƢƠNG PHÁP XÉT NGHIỆM BỆNH VIÊM MÀNG NÃO MỦ 18 2.6.1 Phƣơng pháp chẩn đoán lâm sàng 18 2.6.2 Phƣơng pháp xét nghiệm vi khuẩn học 18 2.6.3 Phƣơng pháp miễn dịch học 19 2.6.4 Phƣơng pháp tế bào học 19 2.6.5 Phƣơng pháp sinh hoá 19 2.6.5.1 Đƣờng dịch não tủy 19 2.6.5.2 Đạm dịch não tủy 19 2.6.5.3 Phƣơng pháp khảo sát nồng độ lactate 20 2.6.6 Phƣơng pháp chụp cắt lớp – CT (computer tomography) 20 2.6.7 Phƣơng pháp xét nghiệm dựa vào kỹ thuật PCR 20 2.7 KỸ THUẬT PCR VÀ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC PHÁT HIỆN TÁC NHÂN GÂY BỆNH VIÊM MÀNG NÃO MỦ 20 2.7.1 Nguyên tắc kỹ thuật PCR 20 2.7.2 Quy trình phản ứng PCR 21 2.7.3 Seminested PCR/ Multiplex PCR 22 vii 2.7.3.1 Seminested PCR 22 2.7.3.2 Multiplex PCR 22 2.7.4 Ứng dụng kỹ thuật PCR việc phát vi khuẩn gây bệnh viêm màng não mủ 22 2.8 GENE 16S rRNA VÀ 23S rRNA 24 2.8.1 RNA ribosome (rRNA) – Cấu trúc ribosome 24 2.8.2 Gene 16S rRNA thƣớc đo tiến hóa 25 2.8.3 Gene 23S rRNA 28 2.9 ĐIỀU TRỊ BỆNH VIÊM MÀNG NÃO MỦ BẰNG KHÁNG SINH 28 PHẦN 3: PHƢƠNG PHÁP VÀ CÁC CHƢƠNG TRÌNH SỬ DỤNG 29 3.1 CÁC CHƢƠNG TRÌNH VÀ NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH ĐƢỢC SỬ DỤNG 29 3.1.1 Hệ điều hành 29 3.1.2 Các chƣơng trình phân tích trình tự 29 3.1.2.1 Chƣơng trình so sánh trình tự ClustalW 29 3.1.2.2 Chƣơng trình tìm kiếm trình tự tƣơng đồng – BLAST 30 3.1.3 Hệ quản trị CSDL quan hệ MySQL 30 3.1.4 Apache web server 31 3.1.5 Ngơn ngữ lập trình Perl gói sử dụng 31 3.1.6 Chƣơng trình thiết kế mồi Primrose 2.17 32 3.2 PHƢƠNG PHÁP 33 3.2.1 Thu nhận mẫu tin chứa trình tự thông tin liên quan hai gene 16S 23S rRNA 33 3.2.3 Thiết kế CSDL gene 16S 23S rRNA 38 3.2.3.1 Phân tích liệu 38 3.2.3.2 Thiết kế CSDL dạng bảng 39 3.2.3.3 Lƣu trữ thông tin vào CSDL 41 3.2.4 Tích hợp CSDL gene 16S rRNA 23S rRNA với trang web 42 3.3 Thiết kế mồi cho phản ứng PCR phát vi khuẩn viêm màng não 42 3.3.1 Thiết kế mồi dựa trình tự gene 16S rRNA 43 3.3.2 Thiết kế mồi dựa trình gene 23S rRNA 47 3.3.3 Nhiệt độ nóng chảy mồi 51 PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 52 viii 4.1 Kết thu nhận mẫu tin chứa trình tự thơng tin liên quan hai gene 16S 23S rRNA 52 4.2 CSDL gene 16S 23S rRNA 52 4.3 Trang web thể thông tin CSDL gene 16S 23S rRNA 52 4.3.1 Trang thông tin chung CSDL gene 16S 23S rRNA (Home Page) 54 4.3.2 Trang tìm kiếm (Search Page) 55 4.3.3 Trang công cụ (Tool Page) 58 4.3.4 Trang Meningitidis 60 4.4 Kết thiết kế mồi phát tác nhân viêm màng màng não mủ 60 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 63 PHẦN 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC ix ... tài ? ?Xây dựng CSDL hai gene 16S 23S rRNA vi khuẩn - Ứng dụng CSDL để phát vi khuẩn gây bệnh vi? ?m màng não mủ? ?? 2 1.2 MỤC ĐÍCH – Thu thập trình tự thông tin liên quan hai gene 16S 23S rRNA vi khuẩn, ... kế trang web CSDL hai gene 16S 23S rRNA loài vi khuẩn iv Sử dụng trình tự hai gene 16S 23S rRNA CSDL để thiết kế mồi cho phản ứng PCR phát phân biệt tác nhân gây bệnh vi? ?m màng não mủ Đề tài đạt... chuyên biệt Do vậy, mục tiêu đề tài tiến hành xây dựng sở liệu hai gene 16S 23S rRNA vi khuẩn ứng dụng CSDL để phát loài vi khuẩn gây bệnh vi? ?m màng não mủ Để đạt đƣợc mục tiêu trên, khóa luận cần
