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1、169 微生物组信息学 一、课程简介 微生物群落在地球生物圈和人类健康中起到非常重要作用，了解并掌握这些微生物组的功能和特点，将极大地帮助人类改善目前生活环境增进人类健康。微生物组信息学是结合计算机、数学、模式识别等多种技术和方法来研究微生物基因组序列、宏基因组、大分子结构及其相互作用的一门学科。通过本课程的学习，使学生了解、熟悉微生物组信息学这门新学科的基本知识，掌握微生物组信息分析的基本原理和方法，了解微生物组信息学的进展及主要研究内容，掌握进行用生物信息方法研究微生物组学的基本知识、技术和方法。二、理论教学内容 1.微生物组信息资源 掌握内容：通过国际互联网获取微生物DNA、RNA和蛋白
2、质序列信息的方法和技巧。MENA，LSA等微生物网络构建，antiSMASH微生物次生代谢物基因簇查询和预测，Genevestigator基因表达数据库的登陆网址和数据库内容。了解内容：微生物组数据库发展趋势及其对生物医学的影响。2.宏基因组 掌握内容：人类宏基因组分离与检测（肠道宏基因组、口腔宏基因组），生物多样性分析，LEfSe差异分析，功能基因筛选及测序分析。了解内容：宏基因组检测实验设计流程，宏基因组的应用。3.微生物基因注释与功能分类 掌握内容：微生物基因及其产物的注释体系和注释数据库；基因集功能富集分析方法和常用工具；OntoExpress软件的使用；KEGG数据库使用。功能富集分
3、析中的常见注意事项和误区；AmiGO数据库。了解内容：微生物基因及其产物的功能预测方法因组功能注释在功能基因组学中的意义；GO和KEGG数据库产生与发展历程。4.miRNA介导的病毒与人类互作 掌握内容：认识病毒miRNA及其特点和作用机制，病毒miRNA的靶基因预测算法和原理，病毒miRNA的表达与疾病的关系，病毒miRNA调控生物学网络。病毒miRNA和靶基因数据库，病毒miRNA参与疾病过程的研究，病毒miRNA调控分子网络。了解内容：病毒miRNA靶基因预测算法的原理，病毒miRNA和靶基因数据库。5.病原体与宿主互作 掌握内容：微生物病原体与宿主互作方式，病原体与宿主蛋白互作网络，病
4、原体与宿主 miRNA调控网络，病原体与宿主互作对人类疾病的影响。了解内容：病原体与宿主互作实验检测方法。6.微生物进化的功能基因组学 掌握内容：直向进化同源基因的鉴定，基因组中的分子钟，水平基因转移的基因组，基因重复、基因缺失和其他进化过程的基因组学，最小基因组。了解内容：基因组学有关线粒体进化的观点，基于生活方式进化的基因组学观点。三、实验教学内容 1.微生物物种多样性分析 基本内容：演示物种多样性分析软件STAMP和LEfSe的安装，讲解两个软件的基本使用方法包括：输入数据，文件导入，数据比较与作图，作图类型及导出。170 基本要求：掌握物种多样性分析软件STAMP和LEfSe基本使用方
5、法，能够应用这两款软件进行简单的数据分析。了解两个软件开发背景。2.病原体与宿主互作数据库 基本内容：介绍病原体与宿主互作的数据库PHIDIAS、PHI、HPIDB数据浏览、查询和下载。基本要求：掌握病原体与宿主互作的数据库PHIDIAS、PHI、HPIDB的基本使用。了解三个 数据库构建的基本框架。3.微生物组分析流程介绍 基本内容：微生物组分析流程软件QIIME2简介与安装，数据导入，人类微生物组分析实战，粪便菌群移植分析实战FMT，实验设计编写，数据筛选。基本要求：掌握使用微生物组分析流程软件QIIME2基本使用方法，能够应用软件进行简单的数据分析。了解微生物实验设计基本思路及检测后的数据筛选。四、参考资料 生物信息学第一版.李霞主编.人民卫生出版社.2010年8月出版 微生物功能基因组学第一版.周集中主编.化学工业出版社.2007年4月出版 五、学时分配 序号 教学内容 参考学时 总学时 理论学时 实验学时 1 微生物组信息资源 2 2 0 2 宏基因组 6 2 4 3 微生物基因注释与功能分类 2 2 0 4 miRNA 介导的病毒与人类互作 4 4 0 5 病原体与宿主互作 8 4 4 6 微生物进化的功能基因组学 6 2 4 合计 28 16 12