ATAC测序鉴定牦牛基因组非编码保守元件
发布时间：2021-04-13 20:25
非编码保守元件（conserved non-coding elements,CNEs）是指在基因组中不编码蛋白质、也不编码rRNA或tRNA,但是在进化过程中极为保守的非编码序列。CNEs普遍存在于基因组中,多聚集在发育相关基因附近,在基因组中扮演着多种调控元件角色,直接或间接参与基因表达调控,影响物种的发育、表型和适应性进化。牦牛作为青藏高原特有畜种,对青藏高原的极端环境具有极强的适应能力。近来多组学研究已经从不同层面对牦牛的高原适应机制进行了研究,鉴定到一批与高原适应性相关的基因,但是相关的调控元件及其调控机制仍然缺乏系统研究。本论文通过比较基因组学鉴定牦牛基因组CNEs,并对牦牛心脏组织进行ATAC测序揭示全基因组中具有调控活性的序列,最后综合鉴定在牦牛基因组中与高原适应性相关的保守调控元件,为理解牦牛高原适应机制提供新的候选元件和新视角。首先,基于比较基因组学的方法对牛科的黄牛、欧洲野牛、北美野牛、瘤牛、大额牛、水牛、牦牛七个物种基因组序列进行多重比对,基于PhastCons软件,鉴定了3,653个具有调控功能的候选非编码保守元件,对这些CNEs附近的基因进行GO富集分析,发现...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CNE序列中碱基特征
兰州大学硕士学位论文ATAC测序鉴定牦牛基因组非编码保守元件12其中，ATAC-seq(AssayforTransposase-AccessibleChromatinwithhighthroughputsequencing,ATAC-seq)是2013年由美国斯坦福大学WilliamGreenleaf开发的检测开放染色质的方法[146]，可以在高分辨率全基因组水平上检测开放染色质区域中的调控元件，适用于多种细胞类型和物种，该技术主要依赖于高活性Tn5转座酶对开放区域的高敏感性来检测开放染色质区域并获得功能元件（图1.2）。相比DNase-seq[150]、MNase-seq[151]和FAIRE-seq[152]方法，ATAC-seq建库所需细胞量少，实验重复性好对测序深度要求低，操作简单，可以快速高效地实现全基因组染色质开放区域调控元件的鉴定。传统的建库方式需要经过DNA片段化、末端修复、接头连接、文库扩建、多次纯化分选等多个繁琐的步骤，耗时很长[153]。在ATAC-seq中，仅仅需要500-50,000个细胞就可以在很短的时间内建库，因为Tn5转座酶可同时切割足够长的裸露DNA并标记测序接头，可将传统的繁琐建库方法整合为1步完成，从而高效率地准确分析染色质开放区域，并同时获得转录因子的结合位点、核小体区域以及开放染色质的位置等信息，现已成为研究染色质开放区域调控元件的主要方法。图1.2ATAC-seq示意图（摘自Annunziatoelal,2008）Fig1.2ATAC-seqreactionschematic
兰州大学硕士学位论文ATAC测序鉴定牦牛基因组非编码保守元件20图2.1CNEs方法流程Fig2.1Methodsforfindingconservednon-codingelements2.3非编码保守元件分析2.3.1基因组功能元件分布注释基因组中非编码保守元件，可能存在一定的调控功能。一般来说，蛋白编码基因附近的调控元件会更有可能参与调控基因的表达。所以我们首先考虑确认这些CNEs在基因附近的位置分布，根据牦牛基因组蛋白编码基因注释文件划分四个非重叠组：5’10kb区域（相对于翻译起始位点），3’10kb区域（相对于翻译终止位点），内含子和基因间区，计算落在基因组中这几个区域内CNEs的比例。2.3.2motif分析转录因子结合位点是基因组中转录因子特异性结合的调控区域的DNA序列，TFBS位置权重矩阵也成称为motif。它是基因组中一种特征序列，这种特征性序列motif在一定程度上也影响基因的表达调控，通常在非编码保守序列中包括有转录因子结合位点[111]。我们使用MEME（http://meme-suite.org/）基于EM[171]算法来寻找motif。一般在编码基因附近的序列更有可能具有功能性，为了获得更可能具有调控功能的CNEs，首先我们根据牦牛基因组蛋白质编码基因注释文件，计算筛选出在蛋白编码基因上下游附近10kb范围内CNEs，使用bedtools获取这部分CNEs的基因组序列文件。MEME输入文件为CNEs对应的fasta格式文件，参数设定modzoops,evt<0.05,minw=6,maxw=50来获得较长的motif。之后对
【参考文献】：
博士论文
[1]ATAC-seq数据分析软件开发及其在肥胖诱导的慢性炎症研究中的应用[D]. 左祖奇.中国科学技术大学 2019
[2]牦牛全基因组CNV及高原适应性候选基因（HO1）的研究[D]. 张全伟.甘肃农业大学 2015
本文编号：3135954
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CNE序列中碱基特征
兰州大学硕士学位论文ATAC测序鉴定牦牛基因组非编码保守元件12其中，ATAC-seq(AssayforTransposase-AccessibleChromatinwithhighthroughputsequencing,ATAC-seq)是2013年由美国斯坦福大学WilliamGreenleaf开发的检测开放染色质的方法[146]，可以在高分辨率全基因组水平上检测开放染色质区域中的调控元件，适用于多种细胞类型和物种，该技术主要依赖于高活性Tn5转座酶对开放区域的高敏感性来检测开放染色质区域并获得功能元件（图1.2）。相比DNase-seq[150]、MNase-seq[151]和FAIRE-seq[152]方法，ATAC-seq建库所需细胞量少，实验重复性好对测序深度要求低，操作简单，可以快速高效地实现全基因组染色质开放区域调控元件的鉴定。传统的建库方式需要经过DNA片段化、末端修复、接头连接、文库扩建、多次纯化分选等多个繁琐的步骤，耗时很长[153]。在ATAC-seq中，仅仅需要500-50,000个细胞就可以在很短的时间内建库，因为Tn5转座酶可同时切割足够长的裸露DNA并标记测序接头，可将传统的繁琐建库方法整合为1步完成，从而高效率地准确分析染色质开放区域，并同时获得转录因子的结合位点、核小体区域以及开放染色质的位置等信息，现已成为研究染色质开放区域调控元件的主要方法。图1.2ATAC-seq示意图（摘自Annunziatoelal,2008）Fig1.2ATAC-seqreactionschematic
兰州大学硕士学位论文ATAC测序鉴定牦牛基因组非编码保守元件20图2.1CNEs方法流程Fig2.1Methodsforfindingconservednon-codingelements2.3非编码保守元件分析2.3.1基因组功能元件分布注释基因组中非编码保守元件，可能存在一定的调控功能。一般来说，蛋白编码基因附近的调控元件会更有可能参与调控基因的表达。所以我们首先考虑确认这些CNEs在基因附近的位置分布，根据牦牛基因组蛋白编码基因注释文件划分四个非重叠组：5’10kb区域（相对于翻译起始位点），3’10kb区域（相对于翻译终止位点），内含子和基因间区，计算落在基因组中这几个区域内CNEs的比例。2.3.2motif分析转录因子结合位点是基因组中转录因子特异性结合的调控区域的DNA序列，TFBS位置权重矩阵也成称为motif。它是基因组中一种特征序列，这种特征性序列motif在一定程度上也影响基因的表达调控，通常在非编码保守序列中包括有转录因子结合位点[111]。我们使用MEME（http://meme-suite.org/）基于EM[171]算法来寻找motif。一般在编码基因附近的序列更有可能具有功能性，为了获得更可能具有调控功能的CNEs，首先我们根据牦牛基因组蛋白质编码基因注释文件，计算筛选出在蛋白编码基因上下游附近10kb范围内CNEs，使用bedtools获取这部分CNEs的基因组序列文件。MEME输入文件为CNEs对应的fasta格式文件，参数设定modzoops,evt<0.05,minw=6,maxw=50来获得较长的motif。之后对
【参考文献】：
博士论文
[1]ATAC-seq数据分析软件开发及其在肥胖诱导的慢性炎症研究中的应用[D]. 左祖奇.中国科学技术大学 2019
[2]牦牛全基因组CNV及高原适应性候选基因（HO1）的研究[D]. 张全伟.甘肃农业大学 2015
本文编号：3135954
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/zaizhiyanjiusheng/3135954.html
教材专著
