真核細(xì)胞中蛋白質(zhì)和DNA相互作用的相關(guān)研究對于理解其功能基因組及其調(diào)控機制有著重要的意義。工業(yè)絲狀真菌米曲霉的基因組中已預(yù)測有570個轉(zhuǎn)錄因子編碼基因,在現(xiàn)階段只有大約5%的轉(zhuǎn)錄因子通過傳統(tǒng)的方法被鑒定,大部分轉(zhuǎn)錄因子未見報導(dǎo),并且對米曲霉轉(zhuǎn)錄因子在基因組上結(jié)合位點的信息及其調(diào)控機制知之甚少。本論文將傳統(tǒng)的DNase足跡法與新一代高通量測序技術(shù)結(jié)合（DNase-seq）,在全基因組水平研究米曲霉的蛋白質(zhì)和DNA相互作用模式,解析基因組上的不同類型轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點及其調(diào)控機制。本文的研究結(jié)果主要由以下幾個方面組成:（1）利用DNase-seq技術(shù)在基因組水平鑒定DNase足跡位點基于傳統(tǒng)的DNase I足跡法構(gòu)建米曲霉不同生理狀態(tài)下DNase I酶切測序文庫,熒光定量PCR方法驗證酶切文庫質(zhì)量,結(jié)合高通量測序技術(shù)與生物信息工具分析獲得豐富營養(yǎng)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力誘導(dǎo)培養(yǎng)條件下高通量的基因組DNase-seq數(shù)據(jù),在基因組水平上分析獲得160M和100M的酶切位點信息�；谏鲜鋈蚪MDNase I酶切圖譜和搜尋DNase足跡位點的算法,在FDR<0.1的標(biāo)準(zhǔn)下,分別在米曲霉基因組水平上獲得... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：148 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
英文縮略詞
第一章 緒論
    1.1 真核生物的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制概述
        1.1.1 真核生物細(xì)胞中基因的轉(zhuǎn)錄
        1.1.2 真核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄因子和轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點
        1.1.3 染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因轉(zhuǎn)錄間相互關(guān)系的研究
    1.2 蛋白質(zhì)和DNA相互作用的研究方法
        1.2.1 傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)和DNA相互作用研究方法
        1.2.2 基于全基因組水平的研究方法
        1.2.3 基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控的高通量分析方法
    1.3 工業(yè)微生物米曲霉的轉(zhuǎn)錄調(diào)控研究
        1.3.1 米曲霉功能基因組學(xué)的研究進展
        1.3.2 米曲霉中轉(zhuǎn)錄因子及其調(diào)控機制的研究進展
    1.4 研究意義及內(nèi)容
        1.4.1 研究意義
        1.4.2 研究內(nèi)容
第二章 米曲霉DNase-seq測序及DNase足跡位點預(yù)測分析
    2.1 引言
    2.2 實驗材料
        2.2.1 試劑
        2.2.2 儀器
        2.2.3 軟件
        2.2.4 數(shù)據(jù)
    2.3 實驗方法
        2.3.1 實驗中所使用的米曲霉菌種
        2.3.2 豐富營養(yǎng)的培養(yǎng)條件（DPY）
        2.3.3 基本營養(yǎng)條件下內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力誘導(dǎo)（UPR）
        2.3.4 米曲霉細(xì)胞核的提取方法
        2.3.5 細(xì)胞核DNase I酶切反應(yīng)條件的優(yōu)化
        2.3.6 細(xì)胞核DNase I酶切反應(yīng)
        2.3.7 利用熒光定量PCR反應(yīng)驗證DNase I酶切產(chǎn)物的質(zhì)量
        2.3.8 DNase-seq中的建庫和測序流程
        2.3.9 DNase-seq測序結(jié)果與米曲霉參考基因組比對
        2.3.10 計算米曲霉基因組每個位點上的DNase I酶切頻率
        2.3.11 利用“digital footprinting”算法預(yù)測基因組上的DNase足跡位點
        2.3.12 不同培養(yǎng)條件下DNase足跡位點分布的比較
        2.3.13基因的GO功能富集分析
    2.4 結(jié)果與討論
        2.4.1 米曲霉細(xì)胞核提取物的DNase I酶切反應(yīng)優(yōu)化和產(chǎn)物分析
        2.4.2 熒光定量PCR反應(yīng)驗證DNase I酶切產(chǎn)物質(zhì)量
        2.4.3 DNase-seq數(shù)據(jù)全基因組比對結(jié)果的分析
        2.4.4 DNase足跡位點分析
        2.4.5 不同培養(yǎng)條件下重疊DNase足跡位點的比較分析
        2.4.6 本章小結(jié)
第三章 基于DNase足跡位點DNA序列的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點預(yù)測
    3.1 引言
    3.2 實驗材料
        3.2.1 軟件
        3.2.2 儀器
        3.2.3 數(shù)據(jù)
    3.3 實驗方法
        3.3.1 提取DNase足跡位點的DNA序列
        3.3.2 利用MEME發(fā)現(xiàn)新的motif
        3.3.3 利用FIMO尋找DNase足跡位點序列中每個motif的候選位點
        3.3.4 利用Tomtom注釋每個motif
        3.3.5 繪制每個motif的酶切密度圖
        3.3.6 GO功能富集
        3.3.7 Web Logo
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 基于DNase足跡位點序列鑒定DNA基序
        3.4.2 鑒定motif的功能和酶切圖譜
    3.5 本章小結(jié)
第四章 豐富營養(yǎng)狀態(tài)下米曲霉的基因表達和轉(zhuǎn)錄起始位點分析
    4.1 引言
    4.2 實驗材料
        4.2.1 試劑
        4.2.2 軟件
        4.2.3 儀器
        4.2.4 數(shù)據(jù)
    4.3 實驗方法
        4.3.1 提取細(xì)胞總RNA
        4.3.2 建立鏈特異性轉(zhuǎn)錄組文庫并測序
        4.3.3 測序數(shù)據(jù)的過濾和比對
        4.3.4 基因比對隨機性評估
        4.3.5 確定基因轉(zhuǎn)錄水平
        4.3.6 不同培養(yǎng)條件下差異表達基因的功能分析
        4.3.7 注釋基因 5’ UTR和轉(zhuǎn)錄起始位點
        4.3.8 GO功能富集
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 鏈特異性轉(zhuǎn)錄組分析概要
        4.4.2 基因測序隨機性和基因組覆蓋度評估
        4.4.3 豐富營養(yǎng)培養(yǎng)狀態(tài)下的基因表達
        4.4.4 豐富和基本營養(yǎng)條件下米曲霉的基因差異表達分析
        4.4.5 重新注釋基因的轉(zhuǎn)錄起始位點
    4.5 本章小結(jié)
第五章 轉(zhuǎn)錄起始位點上下游區(qū)域的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)研究
    5.1 引言
    5.2 實驗材料
        5.2.1 軟件
        5.2.2 儀器
        5.2.3 數(shù)據(jù)
    5.3 實驗方法
        5.3.1 分析基因轉(zhuǎn)錄起始位點周圍的酶切密度圖
        5.3.2 分析不同類基因的轉(zhuǎn)錄起始位點上下游區(qū)域酶切模式
        5.3.3 基因上游DNase足跡位點的分布
        5.3.4 GO功能富集
    5.4 結(jié)果與討論
        5.4.1 轉(zhuǎn)錄起始位點附近區(qū)域的DNase I酶切圖譜
        5.4.2 不同 5’ UTR長度和轉(zhuǎn)錄水平之間基因上游的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)差異
        5.4.3 基因上游酶切數(shù)據(jù)的聚類分析
        5.4.4 基因上游DNase足跡位點的分布情況
    5.5 本章小結(jié)
第六章 米曲霉基因組上轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點的研究
    6.1 引言
    6.2 實驗材料
        6.2.1 軟件
        6.2.2 數(shù)據(jù)
        6.2.3 儀器
    6.3 實驗方法
        6.3.1 匹配基因啟動子區(qū)域的motif候選位點
        6.3.2 基因組中的DNase I超敏感位點
        6.3.3 計算候選位點的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合概率
        6.3.4 數(shù)據(jù)過濾
        6.3.5 鏈特異性酶切圖譜和結(jié)構(gòu)分析
        6.3.6 GO功能富集
    6.4 結(jié)果與討論
        6.4.1 染色體的DNase I超敏感區(qū)域
        6.4.219個已知motif的鏈特異性酶切模式分析
        6.4.3 5 個轉(zhuǎn)錄因子蛋白質(zhì)共結(jié)晶結(jié)構(gòu)和motif的酶切模式比對分析
        6.4.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
附錄
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3454601