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系統識別號 U0002-2806200517015400
中文論文名稱 蛋白質體學之二維凝膠電泳實驗整合資訊系統之建置
英文論文名稱 An Integrated Information System for Two Dimensional Gel Electrophoresis in Proteomics
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 資訊工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Computer Science and Information Engineering
學年度 93
學期 2
出版年 94
研究生中文姓名 楊朝勛
研究生英文姓名 Chao-Hsun Yang
電子信箱 andyyung@mail.mine.tku.edu.tw
學號 692192155
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2005-06-06
論文頁數 84頁
口試委員 指導教授-許輝煌
委員-施國琛
委員-鄭建中
委員-洪啟舜
委員-許輝煌
中文關鍵字 二維凝膠電泳  質譜儀  可擴充標示語言  蛋白質體學 
英文關鍵字 2D Gel Electrophoresis  Mass Spectrometer  XML  Proteomics 
學科別分類 學科別應用科學資訊工程
中文摘要 蛋白質體學的研究,可說是生物資訊界中相當重要的一個主題。透過二維凝膠電泳實驗、質譜儀分析、與資料庫的比對,可對蛋白質點作鑑定與功能上的分析。在蛋白質體學中,現今最常被廣泛利用的,便是二維凝膠電泳 (Two Dimensional Gel Electrophoresis) 的技術。其藉由二維凝膠將蛋白質依照pI值與分子量作一初步分離,接著比較不同凝膠之間蛋白質點分佈的差異,再將所欲分析之蛋白質由凝膠上挖下,經過質譜儀分析取得胜肽片段peak data,最後與線上蛋白質資料庫作一個比對,以取得此蛋白質點的鑑定結果。
然而,整個實驗過程,缺乏一個整合與完善架構之系統,來便利使用者紀錄與查詢實驗各步驟所得到的結果。包括:凝膠影像、蛋白質點資訊、peak data、與蛋白質鑑定結果等。本論文藉由開發一個整合系統,以提供研究學者,一個便利的操作環境,使生物學家能夠快速的蒐集、儲存、與管理實驗數據,並且提供資料整理上的協助。
透過所研發之系統,使用者可以將凝膠圖檔載入至系統當中,以一圖形化的介面將凝膠呈現出來。系統也允許使用者直接點選凝膠上蛋白質點,進行各實驗資料的新增,或調閱已紀錄資料至系統上,以供使用者參考。除此之外,系統也將各實驗結果紀錄至網路資料庫伺服器,使得來自不同實驗環境,或是個別使用者的實驗所得結果,能夠輕易地透過網路互相參考與交流。
英文摘要 Bioinformatics is a popular research area and it is getting more and more attention. Among all issues of bioinformatics, proteomics is one important subject because of its application to drug development. With 2D Gel electrophoresis, mass spectrometer analysis, and online database querying, proteins can be identified.
Due to lack of serviceable software, researchers can not record the experimental results easily, and it is also tough to manage existing data. As a result, a 2D Gel electrophoresis integrated information system was developed. The system provides user-friendly interfaces, convenience data saving environments, and data management functions.
After a 2D gel image is loaded to the system, the user can click protein spots on the gel, and the system will then return all information of the selected protein spot. Various data including gel images, XML data, peak data, and query results are all saved in an online database. Also, with this shared online database, users from different laboratories or individual end-users can exchange their experimental data easily.
論文目次 目錄
第一章 緒論 ……………………………………………… 1
1.1研究動機與目的 …………………………………………1
1.2整合資訊系統簡介 ………………………………………4
1.3論文組織章節 ……………………………………………7
第二章 背景知識與相關研究………………………………9
2.1蛋白質體學 ………………………………………………9
2.2二維凝膠電泳技術 ………………………………………13
2.3蛋白質點之分析與質譜儀 ………………………………21
2.4MS-Fit蛋白質查詢比對網站…………………………… 30
第三章 系統概念與架構…………………………………36
3.1整合系統設計理念 ………………………………………36
3.1.1便利使用者之圖形化系統介面 …………………… 39
3.1.2與資料庫繫結與查詢 ……………………………… 41
3.1.3查詢結果之紀錄與整合 …………………………… 43
3.2系統架構 …………………………………………………45
3.3系統撰寫技術分析 ………………………………………50
3.4應用環境與需求 …………………………………………56
第四章 系統實作……………………………………………58
4.1系統環境與開發介面 ……………………………………58
4.2系統介面簡介 ……………………………………………60
4.2.1二維凝膠圖檔與蛋白質資訊檔案 ………………… 60
4.2.2圖形化介面之蛋白質點查詢系統 ………………… 62
4.2.3現有資料庫內資料之查詢與統整 ………………… 64
4.2.4比對結果展示與記錄 ……………………………… 66
4.3系統操作與說明 …………………………………………68
4.3.1相關程式應用與資料輸入 ………………………… 68
4.3.2資料內容之呈現與儲存 …………………………… 71
4.3.3線上比對結果之儲存 ……………………………… 74
4.3.4歷史紀錄瀏覽與預設值選取 ……………………… 76
4.3.5資料庫中資訊之整合與擷取 ……………………… 77
第五章 結論與未來展望…………………………………79
5.1結論 ………………………………………………………79
5.2未來展望 …………………………………………………80
參考文獻 …………………………………………………… 82
英文論文

圖目錄
第二章
圖2.1:分子生物學圖示‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11
圖2.2:He et al.(2003)中之蛋白質點範例圖‥‥‥‥ 12
圖2.3:Singhal et al.(2005)中作者所研發之系統‥‥13
圖2.4:凝膠圖檔範例‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥15
圖2.5:凝膠第二維分析示意圖‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥16
圖2.6:經二維過濾後的凝膠樣本圖‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥17
圖2.7:兩張實驗前後凝膠圖檔的比照‥‥‥‥‥‥‥‥‥19
圖2.8:利用質譜儀分析之蛋白質鑑定‥‥‥‥‥‥‥‥‥23
圖2.9:質譜儀運作流程圖‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥24
圖2.10:MALDI運作原理‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥26
圖2.11:MALDI-TOF原理圖示‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥27
圖2.12:經分析後的胜肽片段質譜圖表 ‥‥‥‥‥‥‥‥28
圖2.13:胜肽片段peak data樣本 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥29
圖2.14:MS-Fit網頁畫面(一) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31
圖2.15:MS-Fit網頁畫面(二) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31
圖2.16:MS-Fit查詢畫面之peak data輸入處‥‥‥‥‥‥33
圖2.17:MS-Fit查詢畫面之開始搜尋按鍵‥‥‥‥‥‥‥33
圖2.18:MS-Fit查詢結果畫面(一)‥‥‥‥‥‥‥‥‥34
圖2.19:MS-Fit查詢結果畫面(二)‥‥‥‥‥‥‥‥‥34
第三章
圖3.1:圖形化系統介面‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥40
圖3.2:系統與MS-Fit網站連結之介面 ‥‥‥‥‥‥‥‥41
圖3.3:查詢現有凝膠實驗專案之畫面‥‥‥‥‥‥‥‥‥44
圖3.4:系統主要功能概項‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥45
圖3.5:ImageMaster匯出凝膠資訊成XML檔案之畫面 ‥‥46
圖3.6:ImageMaster在匯出檔案時,讓使用者選取欲匯出之資訊 46
圖3.7:ImageMaster所匯出之XML檔案內容 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥47
圖3.8:系統流程圖‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥49
圖3.9:XML結構圖示 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥54
圖3.10:系統蛋白質點判定原理圖 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥55
圖3.11:系統概念圖 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥57
第四章
圖4.1:Microsoft Visual Studio .Net 2003起始畫面 ‥‥59
圖4.2:Microsoft Visual Studio .Net環境主要畫面‥‥‥60
圖4.3:系統所需載入之二維凝膠圖檔‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥61
圖4.4:紀錄凝膠資訊之XML檔案‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥61
圖4.5:胜肽片段peak data ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥62
圖4.6:本系統之主要畫面‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥63
圖4.7:系統分析後所得之凝膠資訊‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥63
圖4.8:凝膠上蛋白質點資訊‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥64
圖4.9:蛋白質點資料顯示模式切換按鍵‥‥‥‥‥‥‥‥‥64
圖4.10:系統已存在資訊之管理畫面 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥65
圖4.11:凝膠圖檔資料刪除畫面 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥66
圖4.12:系統開啟MS-Fit蛋白質比對網站之畫面‥‥‥‥‥66
圖4.13:系統開啟MS-Fit網站查詢結果畫面‥‥‥‥‥‥‥67
圖4.14:比對結果歷史紀錄呈現介面 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥68
圖4.15:系統登入畫面 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥69
圖4.16:登入後系統主畫面 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥69
圖4.17:凝膠圖檔開啟畫面 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥70
圖4.18:顯示已實驗蛋白質點畫面 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥71
圖4.19:凝膠檔案儲存成功訊息 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥72
圖4.20:系統功能圖 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥72
圖4.21:蛋白質點peak data查詢畫面 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥73
圖4.22:peak data新增/修改畫面 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥73
圖4.23:系統開啟MS-Fit網站畫面‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥74
圖4.24:系統將MS-Fit比對結果過濾後之頁面‥‥‥‥‥‥75
圖4.25:蛋白質點歷史資料管理畫面 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥76
圖4.26:查看歷史紀錄資料詳細 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥76
圖4.27:蛋白質預設值資料呈現畫面 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥77
圖4.28:查詢現有資料畫面 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥78
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