细胞器基因组密码子偏好性的数据可视化研究开题报告

1. 研究目的与意义

密码子偏性是指生物体中编码同一种氨基酸的同义密码子的非均衡使用现象, 由于这一现象与遗传信息的载体分子 DNA 和生物功能分子蛋白质相关联, 所以具有重要的生物学意义。近年来，随着不同生物基因组数据的获得和各种数据库的构建, 许多研究者对密码子偏性的研究产生了浓厚的兴趣, 尤其在分子进化、 翻译调控等领域，学者通过对不同物种的密码子使用偏性的大量研究, 发现不同物种的基因在密码子使用上存在着明显的偏性。

如何科学的分析和展示密码子的偏性成为研究中的重要议题。随着科学技术的发展，利用计算机分析与展示生物学理论成为一大趋势。近年来，随着计算机技术的迅猛发展，数据可视化技术在科学领域得到广泛运用。数据可视化是可视化技术在非空间数据领域的应用，它使人们不再局限于通过关系数据表来观察和分析数据信息，还能以更直观的方式看到数据及其结构关系。

2. 国内外研究现状分析

遗传信息根据中心法则，由dna转录为mrna再翻译成氨基酸。氨基酸又对应不超过6个密码子，其中编码同一种氨基酸的密码子称为同义密码子。特定基因或物种对某种或多种同义密码子的使用偏好，称为密码子的偏好性。近年来，生物学研究学者越来越多的关注密码子偏性与基因表达的关系, 以及作为翻译调控手段的机理方面的研究。由于生物体本身的多样性和氨基酸组合的复杂性，引入适当的数据库和分析软件对密码子进行偏好性分析被提上日程。

目前，研究人员常用的数据库是由yasukazu nakamura博士开发的codon usage database （生物密码子表的利用情况统计）。另有许多软件和在线程序对密码子偏好性的研究提供支持。codon usage analyzer在线密码子统计表处理软件将密码子的统计以图表的形式展示出来；codonw对密码子使用进行多变量分析, 可进行密码子、同义密码子相对使用度和氨基酸 的相关性分析, 另外还可分析最优密码子、密码子和(或)双核苷酸偏性、碱基组成等；syco

利用建立 gribskov 统计图的方法,通过比较某个序列的密码子使用特点和特定密码子频率表之间的相似性来预测开放阅读框的工具；chips 可进行密码子使用频率统计, 该程序计算了特定序列中有效密码子的 enc 值；cusp 可以对一个或多个 cds 进行阅读后计算出的密码子频率表；codonfrequency

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：实现数据库的动态链接，不同的用户有不同的权限，能够对用户信息进行管理，对考试的信息进行实时的维护。

1 - 2周：系统调研，撰写开题报告和文献综述

3 - 4周：了解该系统的需求和功能，熟悉开发平台和编程技巧

4. 研究创新点

能够清晰的展示密码子偏好性分析结果，用户可筛选实验数据进行比对作图，必要处使用ECharts辅助绘图分析，致力于给予研究者一个更便捷的分析过程和一个更直观的分析结果。