基于DNA局域结构和统计物理模型识别核小体定位

核小体是真核生物染色质的基本单位。核小体的精确定位影响了基因组序列对结合蛋白的可及性、转录、遗传复制和重组。了解核小体在基因组的准确位置对理解真核生物的生命活动过程有重要作用。本文基于核小体的序列和结构特征及统计物理理论，用统计物理模型预测了核小体的定位。利用统计物理和信息论原理计算了酿酒酵母(S.cerevisiae)、人类(H.sapiens)、秀丽隐杆线虫(C.elegans)和黑腹果蝇(D.melanogaster)数据集中序列片段的DNA局部结构的总能量，基于核小体序列与非核小体序列的总能量差异进行分类，通过10倍交叉验证进行了性能评估。结果显示该模型具有较好的识别效能。     

人类DNA序列TSS区域序列特征及±1核小体的位置分布

基于包含人类基因转录起始位点附近的58989条DNA序列,运用核小体特征量对序列做分类分析,发现±1核小体位于TSS区域两侧的第一类基因约占28%,TSS区域有核小体占据的第二类基因约占30%.用二阶信息冗余特征量分析了DNA序列的碱基关联分布,发现没有占据TSS区域的核小体对应的序列具有强碱基关联,占据TSS区域的核小体对应的序列具有弱碱基关联,弱关联是TSS区域的普适特征.表明占据TSS区域的核小体具有很强的序列适应性和位置的可变性.通常定义的含TSS的核小体缺失区域仅对第一类基因成立.推测第一类基因具有较高的转录效率.     

基于LSTM的核小体序列可分类性分析

核小体是染色体的基本结构单元。将核小体序列和非核小体序列预处理为时间序列数据,利用LSTM(long short-term memory network)进行迭代训练和长、短程特征学习,得到的LSTM模型可以实现核小体序列92.67%的识别准确率。研究表明,核小体序列与非核小体序列具有不同的特征,并且核小体序列具有高度可分类性。基于核小体序列的高度可分类性,可以实现核小体序列与非核小体序列的判断识别,这对于核小体定位及其动态性、基因转录调控、DNA复制与修复和DNA序列的功能及进化等的研究具有一定的生物学意义和价值。     

组蛋白甲基化密码与“阅读器”破译

<正>真核生物中基因组DNA是以染色质形式存在的。核小体是构成染色质的基本单位。核小体及高级染色质结构的形成一方面有效储存和保护了DNA序列所蕴含的遗传信息;另一方面,作为基因组DNA的具体存在方式,染色质结构成为各种需要接触DNA的细胞过程(如转录、复制、损伤修复等)的天然障碍,使染色质成为了一个重要的遗传信息表达     

4种昆虫基因组中的线粒体假基因

为了进一步了解昆虫核基因组中线粒体假基因(Numts)序列分布情况,避免Numts序列对基于线粒体DNA(mtDNA)进行系统发育关系研究结果的误导,利用Blast N对GenBank中已完成核基因组和mtDNA测序的4种昆虫核基因组中的Numts序列进行检索,结果表明:冈比亚按蚊Anopheles gambiae中没有Numts序列;黑腹果蝇Drosophila melanogaster中仅有少量Numts序列;赤拟谷盗Tribolium castaneum和意大利蜜蜂Apis melliera基因组中Numts序列超过100条,尤其是意大利蜜蜂中的Numts序列涵盖全部mtDNA.ND2,ND4,ND5,COⅠ与lrRNA向核内转移频率高于其他mtDNA基因片段,因此,在使用其进行系统发育关系研究时需加倍谨慎.     

盐透析体外组装核小体及检测方法

核小体是构成真核生物染色质的基本结构单位,体内研究核小体及染色质结构受到诸多因素限制,体外重构核小体结构是研究与核小体及染色质结构相关课题的一种重要的方法手段.实验将ES1,CS1以及601DNA序列克隆到载体中,通过PCR大量扩增回收得到目的DNA条带,表达纯化了4种组蛋白且装配成组蛋白八聚体,在盐透析的条件下组装形成核小体结构,利用EB染色以及Biotin标记的方法分析检测了形成核小体的效率.结果显示,在盐透析的条件下,可以有效的组装形成核小体结构,而且随着组蛋白八聚体与DNA的比例增加,核小体的形成效率显著提高.本实验为核小体定位、染色质重塑及组蛋白变体等表观遗传学以及结构生物学领域的研究奠定一定的基础.     

盐透析体外组装核小体及检测方法

核小体是构成真核生物染色质的基本结构单位,体内研究核小体及染色质结构受到诸多因素限制,体外重构核小体结构是研究与核小体及染色质结构相关课题的一种重要的方法手段.实验将ES1,CS1以及601DNA序列克隆到载体中,通过PCR大量扩增回收得到目的DNA条带,表达纯化了4种组蛋白且装配成组蛋白八聚体,在盐透析的条件下组装形成核小体结构,利用EB染色以及Biotin标记的方法分析检测了形成核小体的效率.结果显示,在盐透析的条件下,可以有效的组装形成核小体结构,而且随着组蛋白八聚体与DNA的比例增加,核小体的形成效率显著提高.本实验为核小体定位、染色质重塑及组蛋白变体等表观遗传学以及结构生物学领域的研究奠定一定的基础.     

人类染色体隔离子区域核小体占据情况的统计分析

计算了隔离子区的G和C占总碱基数的比例,统计分析了隔离子起始位点与终止位点上下游1000碱基对范围内核小体的平均占据,结果表明了隔离子区序列G和c占总碱基数的比例高。隔离子区域核小体的平均占据比两翼的核小体平均占据高,得出了以下结论：序列中G和C占总碱基数比例高的DNA序列易发生弯曲和组蛋白八聚体形成致密的核小体,而隔离子区核小体占据率高有利于序列中两个转录功能域的隔离。     

核小体结合模体的理论预测和检验

核小体结合模体集合的理论预测对于全面了解核小体的定位和染色质重塑以及DNA序列的结构和进化具有重要的意义.以人类1号染色体基因间序列为样本,研究了8-mer相对模体数随频次分布的三峰现象.发现依照8-mer中CG二核苷含量分类,三个8-mer子集(记为iCG,i=1,2,3)形成独立的单峰分布,而依照其它15种二核苷含量分类则没有此现象.分析DNA序列的这一独特结构后,提出一个理论猜想,即含1CG的模体就是核小体结合模体集合.为了验证这一猜想,提取了1CG 8-mer中偏好和稀有的三核苷,分别构建了核小体特征参数Ktri(O)和Ktri(R),得到它们在基因转录起始序列(TSS)上的分布,将两类分布分别与实验给出的核小体占据率分布做线性拟合.统计结果显示,1177个TSS序列中,置信度大于95%的序列占到总数的89.2%,置信度大于99%的序列占到总数的81.6%.结果验证了1CG模体集合就是核小体结合模体的猜想.     

湘西宏成制药公司不同基地泡桐的分子鉴定

根据核rRNA基因ITS序列、叶绿体trnL-trnF和psbA-trnH序列对湘西宏成制药公司不同基地泡桐进行分子鉴定.用PCR从泡桐基因组DNA中分别扩增出大小约为500bp的ITS序列、540bp的psbA-trnH序列和900bp的trnL-trnF序列.相似性分析结果表明,毛泡桐ITS序列与1号和2号基地泡桐...     

菠菜性别差异NUPTs序列的克隆及分析

质体DNA向核基因组转移能够形成核质体DNA,核质体DNA序列的插入是推动动植物基因组及染色体组演化的重要动力.但是核质体DNA的插入和植物性染色体起源及演化之间的关系仍不清楚.以雌雄异株植物菠菜为材料,利用基因组消减杂交技术筛选分离菠菜雌雄基因组差异的NUPTs序列,并进行验证和分析.结果表明,从构建的菠菜消减杂交文库中共得到39条长度为75~308 bp的雌雄差异序列,其平均长度约为154 bp.对获得的序列进行Blastn同源比对发现了12条序列为叶绿体基因组来源序列,这些序列与菠菜叶绿体基因组相似度在98%以上,说明所获得的差异片段为核质体DNA序列.将筛选出的核质体DNA序列进行进一步验证后获得了两个稳定的长度分别为146 bp和199 bp的雄性偏好核质体DNA序列,说明所获得的两个NUPTs序列在菠菜雄性基因组中有更多的累积.     

赤红球菌JDM312株环己酮单加氧酶基因的克隆和序列分析

应用PCR从赤红球菌JDM312株基因组DNA中扩增出chnB基因序列,构建pUC18-chnB重组质粒,转化大肠杆菌DH5α,并对插入片段进行测序,用Clustal X和Mega 3.1软件对测定DNA序列进行相似性和系统发育分析.结果显示：扩增得到的chnB基因大小为1 623 bp,编码由542个氨基酸残基构成的...     

对于核小体定位检测方法的比较研究

在真核细胞中,核小体是组成染色质的基本结构单位,是由DNA紧密缠绕在组蛋白八聚体上所形成的一个复合体结构。而DNA与组蛋白的结合并不是固定不变的,没有核小体结合的DNA区域易于各种调节蛋白的接近与结合。因此人们怀疑核小体的定位与基因的转录调节之间存在某种内在联系。对现行的核小体定位的检测方法进行了归类,并对其优缺点进行了分析整理。对更深入的探索核小体定位检测方法的应用有一定意义。     

转录辅助复合体SAGA成分蛋白作用的研究进展

真核细胞中承载基因的染色质是一种非常精密而严谨的结构.这种DNA高度压缩、复杂的染色质结构影响了转录因子和RNA聚合醇Ⅱ等基本转录机器结合到相应的DNA位点上.因此基因要转录激活就必须借助于转录辅助复合体消除染色质的结构抑.转录辅助复合体可以分为两类一类主要是利用水解ATP来改变核小体相对于DNA序列的缠绕方式及排列;另一类是通过对核心组蛋白进行共价修饰来改变核小体和DNA的结合能力.SAGA复合体属于后者,对红蛋白具有乙酰化的作用.酵母中的SAGA复合体是一个分子量为180万道尔顿的多功能蛋白复合体,本文将着重介绍SAGA复合体成分蛋白在真核生物基因转录起始中的作用.     

白菜hau CMS不育系特异分子标记的开发与应用

以不同胞质的白菜和芥菜为材料,将hau CMS胞质的线粒体基因组与芸薹属植物中其他的细胞质雄性不育系的线粒体基因组进行比较,再经生物信息学分析,筛选得到hau CMS线粒体基因组上特异的序列,并根据该序列信息开发出用于鉴定白菜hau CMS类型的分子标记hau CMS-Specific.同时,通过序列对比分析发现hau CMS线粒体基因组缺失但其他胞质共有的线粒体基因组序列.根据该序列信息,开发了互补检测的分子标记hau CMS-Deletion.最后利用hau CMS、ogu CMS、pol CMS、oxa CMS、orf220CMS等不同胞质类型材料的DNA成功验证了这两对标记.     

线粒体假基因--核基因组中的分子化石

核基因组中线粒体DNA片段是线粒体基因向核基因组转移造成的．这些线粒体来源的核DNA片段都是不能表达的假基因，这种序列容易被通用引物从总DNA模板中优先扩增出来，它的存在必然给mtDNA的应用带来负面影响．总结了脊椎动物线粒体假基因的特点，结合笔在GenBank上发现的登录为mtDNA而实际为假基因的序列提出假基因存在的普遍性，分析这种序列对mtDNA在人类线粒体病理学、脊椎动物系统进化研究等方面应用的负面影响．对假基因在线粒体和细胞核两基因组进化研究以及物种系统发育学研究中的应用前景进行展望．     

绵羊(0vis aries)线粒体DNA的遗传变异类型研究

通过PCR-RFLP和DNA序列测定发现绵羊线粒体基因组内存在的HinfⅠ酶切多态是COⅠ基因第234位的T-C碱基替换的结果.DNA序列分析表明该位点碱基的替换不导致氨基酸的改变,为一同义突变.依据这一单核苷酸多态可直接进行绵羊线粒体基因组的分型鉴定,并可作为绵羊核质基因互作研究、核外基因效应分析及转基因、动物克隆研究中胚胎及个体识别的分子标记.     

运用功率谱分析预测基因组序列编码区

基因组序列中蛋白编码区的正确预测是后基因组时代的一个重要工作.采用分解子序列的方法将DNA序列映射为数值序列,然后对其进行功率谱分析,DNA序列的功率谱曲线的峰值位置刚好和编码区序列相对应,从而实现了对基因组序列编码区的预测.理论分析和大量计算机实验证实了方法的有效性,预测的探测率和正确率分别达到97%和88%,预测效果良好.该方法不需要基因组序列的任何先验知识,应用面广.     

酵母核小体中心序列局域偏好和连接序列的多样性

基于酵母单碱基精度的核小体位置数据,提取核小体中心及连接序列分析两类序列的精细结构和模体偏好。结果显示,区分两类序列最主要的是稀有模体(GCG、CGC、CGG和CCG),其次是富含模体(AAA和TTT)。将核小体中心序列等分为3个单元,发现中单元与核小体中心序列相对偏差的分布相似,两翼单元分布部分类似于连接序列,表明中单元的核小体定位信号强而两翼具有连接序列的部分序列特征。通过分析11个核小体连接序列长度组的G+C含量发现其长度与G+C含量成负相关,而MEME模体搜索结果显示11个长度组主要有4类保守模体,意味着连接序列的多样性。     

肠道集聚性大肠杆菌基因组脱氧核糖核酸提取方法比较与改进

为了得到一种高效的肠道集聚性大肠杆菌基因组脱氧核糖核酸(DNA)提取方法,比较OMEGA、天根、宝生物、全式金4种细菌基因组DNA提取试剂盒对肠道集聚性大肠杆菌基因组DNA的提取效果,并对宝生物、全式金试剂盒提取方法进行优化;测定所提取的基因组DNA的纯度及浓度,并进行基因组完整性检验及特征基因检测。结果表明,使用全式金细菌基因组DNA提取试剂盒提取肠道集聚性大肠杆菌基因组DNA时,通过增加溶菌酶孵育时长至40 min,同时蛋白酶K的用量增加1倍,基因组DNA提取浓度可提高约14.5倍。