多樣本核小體動態(tài)定位識別技術(shù)研究.pdf

1、核小體定位是指DNA雙螺旋相對于組蛋白八聚體的位置。核小體定位通過暴露和遮蔽蛋白結(jié)合位點(diǎn)參與基因的表達(dá)調(diào)控。核小體定位在不同環(huán)境下呈現(xiàn)動態(tài)變化。目前已經(jīng)有方法可以實(shí)現(xiàn)兩樣本的核小體動態(tài)定位識別，但尚未有針對多樣本(n≥3)的動態(tài)定位分析方法?？墒牵诎l(fā)育、分化等諸多生物學(xué)研究中，必然會遇到多種細(xì)胞系或者多種細(xì)胞狀態(tài)(n≥3)下核小體動態(tài)定位分析的情形，識別這種動態(tài)變化對于解析細(xì)胞表觀調(diào)節(jié)機(jī)制具有重要意義。
　　本文針對多樣本核小體

2、高通量測序數(shù)據(jù)，提出了一種基于統(tǒng)計(jì)模型的核小體動態(tài)定位識別技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)在多樣本(n≥3)情形下，在單堿基分辨率下，準(zhǔn)確識別核小體動態(tài)定位的基因組區(qū)域。
　　該技術(shù)(Dimnp)主要包含兩個(gè)模塊:核小體定位信號提取和多樣本動態(tài)定位區(qū)間識別。在核小體定位信號提取模塊，通過對原始的測序數(shù)據(jù)進(jìn)行位移、調(diào)整片段長度、去冗余、平滑和歸一化處理，最終得到適用于多樣本比較的核小體信號;在多樣本動態(tài)定位識別模塊，以卡方檢驗(yàn)作為統(tǒng)計(jì)模型，在單分辨率基

3、礎(chǔ)上計(jì)算差異顯著性，然后對P值進(jìn)行閾值過濾識別出動態(tài)定位區(qū)間。在此基礎(chǔ)上開發(fā)了兩款離線工具包，分別適用于Linux和Windows系統(tǒng)。
　　通過繪制ROC曲線、與DANPOS算法對比分析來評估Dimnp技術(shù)的可靠性和有效性。結(jié)果表明:Dimnp能夠較準(zhǔn)確的識別多個(gè)樣本(n≥3)的核小體動態(tài)定位區(qū)域，其結(jié)果與DANPOS算法結(jié)果保持了較好的一致性（與DANPOS兩兩比較的結(jié)果合并對比）。但相比于DANPOS算法，Dimnp可以一次

4、性分析多個(gè)核小體樣本，從而更全面的識別出不同環(huán)境下核小體動態(tài)變化區(qū)域，同時(shí)Dimnp一次識別DANPOS多次兩兩比較的結(jié)果，大大提高了分析的效率。
　　應(yīng)用Dimnp技術(shù)對酵母基因組核小體動態(tài)變化情形進(jìn)行了分析。選取四組不同組蛋白突變的多樣本酵母核小體數(shù)據(jù)，識別出每組的動態(tài)定位區(qū)域。對識別結(jié)果的進(jìn)一步分析表明，動態(tài)變化區(qū)域顯著集中在啟動子區(qū)，且在端粒區(qū)的動態(tài)變化更明顯，與動態(tài)變化區(qū)域相關(guān)的基因與特定的生物學(xué)功能相關(guān)。
　　綜