本文關(guān)鍵詞：核小體信號處理與分析方法研究

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【摘要】：核小體是真核細(xì)胞染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位。在不同細(xì)胞狀態(tài)下,核小體定位是動態(tài)變化的.其位置的改變會影響轉(zhuǎn)錄因子與DNA的結(jié)合,從而調(diào)控基因特異性表達(dá)。因此,分析核小體信號、發(fā)現(xiàn)不同條件下核小體定位的變化具有重要意義。目前,國際上關(guān)于核小體定位動態(tài)變化的分析,主要是基于統(tǒng)計學(xué)的假設(shè)檢驗方法來識別差異定位的基因組區(qū)域,此類方法存在缺陷,不能直接判斷核小體動態(tài)定位具體方式。本文設(shè)計了一種基于動態(tài)規(guī)劃的核小體定位比對算法AlignNuP (alignment of nucleosome positions),此算法在識別核小體位置的基礎(chǔ)上,計算判定不同樣本間對應(yīng)核小體的動態(tài)變化方式,目前國際上還沒有這樣一對一的核小體動態(tài)變化分析算法。AlignNuP首先根據(jù)核小體測序片段(reads)數(shù)據(jù)在基因組上分布的豐度信號,使用波峰識別算法確定核小體位置,即該細(xì)胞中核小體的位置信息。然后,AlignNuP比較兩細(xì)胞狀態(tài)下核小體位置,針對每一對核小體之間的匹配、平移以及缺失的變化方式進行打分,并在整個范圍內(nèi)累計；最終選擇累積得分最大的匹配方式,此方式代表樣本間核小體最佳對應(yīng)關(guān)系。同時,AlignNuP具有可視化模塊,清晰、直觀地展示出整條染色質(zhì)序列上核小體定位穩(wěn)定區(qū)以及變化區(qū),并且可展示出各區(qū)域中核小體平移、缺失的位點。本論文將AlignNuP應(yīng)用于人類CD4+T細(xì)胞在休眠和激活過程中,核小體動態(tài)變化的識別分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：CD4+T細(xì)胞在不同狀態(tài)下,在轉(zhuǎn)錄起始位點附近核小體發(fā)生缺失的頻率更高,甚至?xí)恢毖由斓较掠?影響其他核小體的相位,調(diào)控基因的表達(dá)水平；然而單外顯子轉(zhuǎn)錄起始位點核小體傾向于發(fā)生位移而不是缺失,推測與上游含有一系列polyA位點有關(guān),核小體動態(tài)定位部分依賴堿基序列。另外,使用AlignNuP分析酵母在復(fù)制衰老過程,以及酵母細(xì)胞在組蛋白突變前后核小體發(fā)生的動態(tài)定位,結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在酵母衰老的過程中,核小體缺失區(qū)域與RNA聚合酶II結(jié)合位點在分布上具有相關(guān)性,揭示出組蛋白與轉(zhuǎn)錄機器之間對DNA的競爭結(jié)合關(guān)系：而酵母細(xì)胞組蛋白發(fā)生突變后,轉(zhuǎn)錄起始位點附近大規(guī)模地發(fā)生了核小體動態(tài)定位,上游200bp是核小體缺失的高發(fā)區(qū),易于轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成,誘導(dǎo)基因的表達(dá)。
【關(guān)鍵詞】：轉(zhuǎn)錄調(diào)控 核小體定位 信號分析 核小體比對 動態(tài)規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q343.23
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 核小體概述10-16
• 1.1.1 核小體10-12
• 1.1.2 核小體定位與轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用12-16
• 1.2 核小體位置的測定及其數(shù)據(jù)分析16-19
• 1.2.1 ChIP-Chip技術(shù)16-17
• 1.2.2 ChIP-Seq技術(shù)17-18
• 1.2.3 MNase-Seq技術(shù)18
• 1.2.4 核小體測序數(shù)據(jù)分析18-19
• 1.3 課題主要工作19-21
• 1.3.1 研究內(nèi)容和意義19-20
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)20-21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 第二章 核小體數(shù)據(jù)處理及分析方法22-30
• 2.1 核小體數(shù)據(jù)特點22-24
• 2.1.1 核小體常見數(shù)據(jù)存儲格式22-23
• 2.1.2 核小體數(shù)據(jù)庫構(gòu)建23-24
• 2.2 核小體常用信號處理方法24-29
• 2.2.1 核小體數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)算法MACS24-25
• 2.2.2 核小體定位算法NPS、iNPS、mspeaks25-27
• 2.2.3 核小體比較算法DiNuP與DANPOS27-29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 第三章 AlignNuP：一種樣本間的核小體比對算法30-39
• 3.1 基于動態(tài)規(guī)劃的算法設(shè)計30-33
• 3.1.1 算法基本思想30
• 3.1.2 算法設(shè)計30-33
• 3.1.3 算法分析33
• 3.2 軟件開發(fā)33-38
• 3.2.1 初級C++版本33-36
• 3.2.2 升級PHP版本36-38
• 3.3 本章小結(jié)38-39
• 第四章 CD4~+T細(xì)胞核小體定位的動態(tài)變化分析39-45
• 4.1 基因表達(dá)差異與核小體動態(tài)定位分析39-42
• 4.1.1 數(shù)據(jù)和方法39
• 4.1.2 結(jié)果與討論39-42
• 4.2 單外顯子基因與核小體動態(tài)定位分析42-43
• 4.2.1 數(shù)據(jù)和方法42-43
• 4.2.2 結(jié)果與討論43
• 4.3 本章小結(jié)43-45
• 第五章 釀酒酵母基因組核小體動態(tài)變化分析45-54
• 5.1 酵母復(fù)制衰老過程中核小體動態(tài)變化分析45-49
• 5.1.1 數(shù)據(jù)和方法46
• 5.1.2 結(jié)果與分析46-49
• 5.2 酵母組蛋白突變體核小體動態(tài)變化分析49-53
• 5.2.1 數(shù)據(jù)和方法49-50
• 5.2.2 結(jié)果與分析50-53
• 5.3 本章小結(jié)53-54
• 第六章 總結(jié)與展望54-56
• 參考文獻56-60
• 附錄60-62
• 致謝62-63
• 作者簡介63
• 論文發(fā)表63

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