酵母核小體定位的理論預(yù)測及核小體體外組裝的初步研究.pdf

1、真核生物中負(fù)載著遺傳信息的DNA分子在細(xì)胞中被包裝成核小體。核小體不僅是構(gòu)成真核生物染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位,更重要的是通過它在基因組上的定位及其組蛋白復(fù)合物的化學(xué)修飾調(diào)控諸如轉(zhuǎn)錄、DNA復(fù)制和修復(fù)等基因表達(dá)過程。由于核心DNA被包裝進(jìn)核小體中,阻斷了那些負(fù)責(zé)最基本生命過程的蛋白與DNA的接觸機(jī)會(huì),而核小體之間的自由區(qū)域更有利于這些蛋白因子的進(jìn)入并識(shí)別結(jié)合位點(diǎn),從而保證蛋白因子易于接近染色質(zhì)模板。目前基于全基因組的核小體定位分析,發(fā)現(xiàn)基因組

2、上核小體分布極不均勻,某些區(qū)域核小體占據(jù)率高,某些區(qū)域核小體缺乏。在基因間區(qū)與基因區(qū)(ORFs)相比,核小體更加稀疏；在基因的一些調(diào)控區(qū),如啟動(dòng)子區(qū)、轉(zhuǎn)錄起始和終止位點(diǎn)、復(fù)制起始等區(qū)域,通常缺乏核小體。也有一些工作表明啟動(dòng)子區(qū)核小體的占據(jù)與其下游的基因表達(dá)效率呈負(fù)相關(guān)。因此,核小體在基因組上的位置對基因的表達(dá)調(diào)控是非常重要的。
　　 隨著高通量實(shí)驗(yàn)技術(shù)的快速發(fā)展,目前已得到多種真核生物核小體定位的高分辨率實(shí)驗(yàn)圖譜,但采用實(shí)驗(yàn)技術(shù)

3、提取全基因組的核小體定位信息時(shí),不僅耗費(fèi)大量的時(shí)間和經(jīng)費(fèi),而且對后續(xù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析也存在著局限。因此,基于現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),發(fā)展核小體定位的理論預(yù)測模型已經(jīng)成為了生物信息學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。
　　 真核生物復(fù)制起始的調(diào)控是復(fù)制調(diào)控的重要環(huán)節(jié),ARS(Autonomously ReplicatingSequence)是酵母染色質(zhì)復(fù)制所依賴的順式作用元件。多項(xiàng)研究表明自主復(fù)制序列的結(jié)構(gòu)影響其活性,且有不同活性的自主復(fù)制序列上的核小體分布

4、不同。利用體外核小體重組技術(shù)研究核小體定位對ARS復(fù)制起始活性的研究有重要的生物學(xué)意義。
　　 本文基于酵母核小體序列信息發(fā)展了預(yù)測核小體定位的模型,并用于酵母全基因組核小體預(yù)測中,取得較好的預(yù)測效果。用分子生物學(xué)方法構(gòu)建了含酵母ARS的重組質(zhì)粒pRS405-ARS,采用酸抽提法提取酵母的組蛋白,為核小體的體外重組奠定了基礎(chǔ)。主要研究內(nèi)容如下:
　　 1.基于核小體序列中k-mer頻數(shù)信息,采用多樣性增量與支持向量機(jī)結(jié)合

5、(ID—SVM)的方法對酵母核小體核心DNA和連接DNA序列進(jìn)行分類預(yù)測,取得了較高的預(yù)測精度。在人類和果蠅的核小體核心DNA和連接DNA序列分類預(yù)測中也取得了較為理想的效果。
　　 2.基于核小體序列中k-mer頻數(shù)信息和poly(A)信息,發(fā)展了預(yù)測核小體定位的IDQD模型,并將模型應(yīng)用于酵母全基因組的核小體占據(jù)分析。在對轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)(TSS)、轉(zhuǎn)錄終止位點(diǎn)(TTS)、復(fù)制起始序列(ARS)等功能區(qū)的核小體占據(jù)預(yù)測分析時(shí)ID