非編碼保守元件（conserved non-coding elements,CNEs）是指在基因組中不編碼蛋白質(zhì)、也不編碼rRNA或tRNA,但是在進化過程中極為保守的非編碼序列。CNEs普遍存在于基因組中,多聚集在發(fā)育相關(guān)基因附近,在基因組中扮演著多種調(diào)控元件角色,直接或間接參與基因表達調(diào)控,影響物種的發(fā)育、表型和適應(yīng)性進化。牦牛作為青藏高原特有畜種,對青藏高原的極端環(huán)境具有極強的適應(yīng)能力。近來多組學(xué)研究已經(jīng)從不同層面對牦牛的高原適應(yīng)機制進行了研究,鑒定到一批與高原適應(yīng)性相關(guān)的基因,但是相關(guān)的調(diào)控元件及其調(diào)控機制仍然缺乏系統(tǒng)研究。本論文通過比較基因組學(xué)鑒定牦�；蚪MCNEs,并對牦牛心臟組織進行ATAC測序揭示全基因組中具有調(diào)控活性的序列,最后綜合鑒定在牦牛基因組中與高原適應(yīng)性相關(guān)的保守調(diào)控元件,為理解牦牛高原適應(yīng)機制提供新的候選元件和新視角。首先,基于比較基因組學(xué)的方法對�？频狞S牛、歐洲野牛、北美野牛、瘤牛、大額牛、水牛、牦牛七個物種基因組序列進行多重比對,基于PhastCons軟件,鑒定了3,653個具有調(diào)控功能的候選非編碼保守元件,對這些CNEs附近的基因進行GO富集分析,發(fā)現(xiàn)... 

【文章來源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

CNE序列中堿基特征

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文ATAC測序鑒定牦牛基因組非編碼保守元件12其中，ATAC-seq(AssayforTransposase-AccessibleChromatinwithhighthroughputsequencing,ATAC-seq)是2013年由美國斯坦福大學(xué)WilliamGreenleaf開發(fā)的檢測開放染色質(zhì)的方法[146]，可以在高分辨率全基因組水平上檢測開放染色質(zhì)區(qū)域中的調(diào)控元件，適用于多種細胞類型和物種，該技術(shù)主要依賴于高活性Tn5轉(zhuǎn)座酶對開放區(qū)域的高敏感性來檢測開放染色質(zhì)區(qū)域并獲得功能元件（圖1.2）。相比DNase-seq[150]、MNase-seq[151]和FAIRE-seq[152]方法，ATAC-seq建庫所需細胞量少，實驗重復(fù)性好對測序深度要求低，操作簡單，可以快速高效地實現(xiàn)全基因組染色質(zhì)開放區(qū)域調(diào)控元件的鑒定。傳統(tǒng)的建庫方式需要經(jīng)過DNA片段化、末端修復(fù)、接頭連接、文庫擴建、多次純化分選等多個繁瑣的步驟，耗時很長[153]。在ATAC-seq中，僅僅需要500-50,000個細胞就可以在很短的時間內(nèi)建庫，因為Tn5轉(zhuǎn)座酶可同時切割足夠長的裸露DNA并標記測序接頭，可將傳統(tǒng)的繁瑣建庫方法整合為1步完成，從而高效率地準確分析染色質(zhì)開放區(qū)域，并同時獲得轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點、核小體區(qū)域以及開放染色質(zhì)的位置等信息，現(xiàn)已成為研究染色質(zhì)開放區(qū)域調(diào)控元件的主要方法。圖1.2ATAC-seq示意圖（摘自Annunziatoelal,2008）Fig1.2ATAC-seqreactionschematic

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文ATAC測序鑒定牦�；蚪M非編碼保守元件20圖2.1CNEs方法流程Fig2.1Methodsforfindingconservednon-codingelements2.3非編碼保守元件分析2.3.1基因組功能元件分布注釋基因組中非編碼保守元件，可能存在一定的調(diào)控功能。一般來說，蛋白編碼基因附近的調(diào)控元件會更有可能參與調(diào)控基因的表達。所以我們首先考慮確認這些CNEs在基因附近的位置分布，根據(jù)牦�；蚪M蛋白編碼基因注釋文件劃分四個非重疊組：5’10kb區(qū)域（相對于翻譯起始位點），3’10kb區(qū)域（相對于翻譯終止位點），內(nèi)含子和基因間區(qū)，計算落在基因組中這幾個區(qū)域內(nèi)CNEs的比例。2.3.2motif分析轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點是基因組中轉(zhuǎn)錄因子特異性結(jié)合的調(diào)控區(qū)域的DNA序列，TFBS位置權(quán)重矩陣也成稱為motif。它是基因組中一種特征序列，這種特征性序列motif在一定程度上也影響基因的表達調(diào)控，通常在非編碼保守序列中包括有轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點[111]。我們使用MEME（http://meme-suite.org/）基于EM[171]算法來尋找motif。一般在編碼基因附近的序列更有可能具有功能性，為了獲得更可能具有調(diào)控功能的CNEs，首先我們根據(jù)牦牛基因組蛋白質(zhì)編碼基因注釋文件，計算篩選出在蛋白編碼基因上下游附近10kb范圍內(nèi)CNEs，使用bedtools獲取這部分CNEs的基因組序列文件。MEME輸入文件為CNEs對應(yīng)的fasta格式文件，參數(shù)設(shè)定modzoops,evt<0.05,minw=6,maxw=50來獲得較長的motif。之后對

【參考文獻】：
博士論文
[1]ATAC-seq數(shù)據(jù)分析軟件開發(fā)及其在肥胖誘導(dǎo)的慢性炎癥研究中的應(yīng)用[D]. 左祖奇.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019
[2]牦牛全基因組CNV及高原適應(yīng)性候選基因（HO1）的研究[D]. 張全偉.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015



本文編號：3135954