核小體信號處理與分析方法研究.pdf

1、核小體是真核細胞染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位。在不同細胞狀態(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。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

2、（alignment ofnucleosome 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，即該細胞中核小體的位置信息。然后，AlignNuP比較兩細胞狀態(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

3、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?/p>

4、延伸到下游，影響其他核小體的相位，調(diào)控基因的表達水平;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