核小体信号处理与分析方法研究

发布时间：2017-10-25 04:08

  本文关键词：核小体信号处理与分析方法研究

  更多相关文章： 转录调控 核小体定位 信号分析 核小体比对 动态规划

【摘要】：核小体是真核细胞染色质的基本结构单位。在不同细胞状态下,核小体定位是动态变化的.其位置的改变会影响转录因子与DNA的结合,从而调控基因特异性表达。因此,分析核小体信号、发现不同条件下核小体定位的变化具有重要意义。目前,国际上关于核小体定位动态变化的分析,主要是基于统计学的假设检验方法来识别差异定位的基因组区域,此类方法存在缺陷,不能直接判断核小体动态定位具体方式。本文设计了一种基于动态规划的核小体定位比对算法AlignNuP (alignment of nucleosome positions),此算法在识别核小体位置的基础上,计算判定不同样本间对应核小体的动态变化方式,目前国际上还没有这样一对一的核小体动态变化分析算法。AlignNuP首先根据核小体测序片段(reads)数据在基因组上分布的丰度信号,使用波峰识别算法确定核小体位置,即该细胞中核小体的位置信息。然后,AlignNuP比较两细胞状态下核小体位置,针对每一对核小体之间的匹配、平移以及缺失的变化方式进行打分,并在整个范围内累计；最终选择累积得分最大的匹配方式,此方式代表样本间核小体最佳对应关系。同时,AlignNuP具有可视化模块,清晰、直观地展示出整条染色质序列上核小体定位稳定区以及变化区,并且可展示出各区域中核小体平移、缺失的位点。本论文将AlignNuP应用于人类CD4+T细胞在休眠和激活过程中,核小体动态变化的识别分析。结果发现：CD4+T细胞在不同状态下,在转录起始位点附近核小体发生缺失的频率更高,甚至会一直延伸到下游,影响其他核小体的相位,调控基因的表达水平；然而单外显子转录起始位点核小体倾向于发生位移而不是缺失,推测与上游含有一系列polyA位点有关,核小体动态定位部分依赖碱基序列。另外,使用AlignNuP分析酵母在复制衰老过程,以及酵母细胞在组蛋白突变前后核小体发生的动态定位,结果发现：在酵母衰老的过程中,核小体缺失区域与RNA聚合酶II结合位点在分布上具有相关性,揭示出组蛋白与转录机器之间对DNA的竞争结合关系：而酵母细胞组蛋白发生突变后,转录起始位点附近大规模地发生了核小体动态定位,上游200bp是核小体缺失的高发区,易于转录起始复合物的形成,诱导基因的表达。
【关键词】：转录调控 核小体定位 信号分析 核小体比对 动态规划
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q343.23
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 核小体概述10-16
• 1.1.1 核小体10-12
• 1.1.2 核小体定位与转录调控作用12-16
• 1.2 核小体位置的测定及其数据分析16-19
• 1.2.1 ChIP-Chip技术16-17
• 1.2.2 ChIP-Seq技术17-18
• 1.2.3 MNase-Seq技术18
• 1.2.4 核小体测序数据分析18-19
• 1.3 课题主要工作19-21
• 1.3.1 研究内容和意义19-20
• 1.3.2 论文结构20-21
• 1.4 本章小结21-22
• 第二章 核小体数据处理及分析方法22-30
• 2.1 核小体数据特点22-24
• 2.1.1 核小体常见数据存储格式22-23
• 2.1.2 核小体数据库构建23-24
• 2.2 核小体常用信号处理方法24-29
• 2.2.1 核小体数据分析基础算法MACS24-25
• 2.2.2 核小体定位算法NPS、iNPS、mspeaks25-27
• 2.2.3 核小体比较算法DiNuP与DANPOS27-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第三章 AlignNuP：一种样本间的核小体比对算法30-39
• 3.1 基于动态规划的算法设计30-33
• 3.1.1 算法基本思想30
• 3.1.2 算法设计30-33
• 3.1.3 算法分析33
• 3.2 软件开发33-38
• 3.2.1 初级C++版本33-36
• 3.2.2 升级PHP版本36-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第四章 CD4~+T细胞核小体定位的动态变化分析39-45
• 4.1 基因表达差异与核小体动态定位分析39-42
• 4.1.1 数据和方法39
• 4.1.2 结果与讨论39-42
• 4.2 单外显子基因与核小体动态定位分析42-43
• 4.2.1 数据和方法42-43
• 4.2.2 结果与讨论43
• 4.3 本章小结43-45
• 第五章 酿酒酵母基因组核小体动态变化分析45-54
• 5.1 酵母复制衰老过程中核小体动态变化分析45-49
• 5.1.1 数据和方法46
• 5.1.2 结果与分析46-49
• 5.2 酵母组蛋白突变体核小体动态变化分析49-53
• 5.2.1 数据和方法49-50
• 5.2.2 结果与分析50-53
• 5.3 本章小结53-54
• 第六章 总结与展望54-56
• 参考文献56-60
• 附录60-62
• 致谢62-63
• 作者简介63
• 论文发表63

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本文编号：1091988