酵母核小体中心序列与连接序列的差异分析

基于Brogaard等2012年给出的酵母全基因组单碱基精度的核小体定位图谱,从中提取出酵母基因组全部的核小体中心序列和连接序列.计算k-mer(k取4、5、6和8)在两类序列中的相对频率,分析两类序列中k-mer的使用差异.按照k-mer相对使用频率对数增序的方式排列模体,得到两类序列k-mer相对频率对数比的分布.结果显示模体长度越长两类序列的使用差异越明显,当k>7以后差异分布逐渐稳定.按照中心序列8-mer相对频率增序的方式排列模体,发现在相对频率小于0.5的区域,两类序列的8-mer使用差异显著.分别计算了7个抽样点附近中心序列偏好的8-mer和连接序列偏好的8-mer的G+C含量和二核苷含量.结果显示两类序列模体的G+C含量随着相对频率的增大而逐步减小,中心序列更加偏好GC和CG二核苷,而连接序列更加偏好GG二核苷和CC二核苷.这些主要的差异特征与实验分析结果一致.     

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.     

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。     

原核生物大肠杆菌基因组序列形成核小体能力的预测

以大肠杆菌基因组为研究对象,基于体外组装的核小体序列中k-mers频数信息,采用多样性增量结合二次判别算法对核心DNA和连接DNA进行分类预测,整体准确率和相关系数分别达到83.08%和0.619.对大肠杆菌、酵母和人类基因组中核小体定位序列与缺失序列中偏好的k-mers进行了比较,结果表明核小体缺失序列更为保守.     

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.     

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。     

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。     

全α类蛋白质超家族保守模体特征的分析

选取了全α类中序列一致性小于等于40%和25%的四个有代表性的超家族,并从中提取序列模体和结构模体,分析了其结构和功能特征的差异. 结果表明,细胞色素C超家族和EF手超家族中已知功能的模体类型相对单一,而类同源域超家族和翼螺旋DNA结合域超家族中序列模体类型较多,但是主要以HTH和wHTH两种结构模体为主. 进一步对模体的相对位置进行统计分析和比较,发现无论是已知功能的模体还是基于统计学方法识别的模体,它们相对于序列N端和C端的分布均呈现一定的规律性. 这些特征和规律将对蛋白质超家族的识别以及结构域的研究提供有力的帮助.     

组蛋白修饰在四个基因集合中的分布特征

基于人类全基因组Feb.2009(GRCh37/hg19版本)的基因注释数据,筛选得到12207个在TSS前后20kb内无重叠的基因.以人类GM12878和K562两种细胞系为研究对象,通过计算基因与转录因子CTCF的关联强度得分Aij以及TSS附近的DNA甲基化水平Mij,将12207个基因分为四个集合,分别统计了每个基因集合中TSS侧翼3800bp区域内的11种组蛋白修饰信号的分布情况.结果显示H2AFZ、H3K4me2、H3K4me3、H3K9ac、H3K27ac和H3K79me2这六种呈现明显的双峰分布,且在GM_III和K_III集合中信号最强,在GM_II和K_II集合中信号最弱,表明CTCF的结合与DNA甲基化可以影响组蛋白修饰的分布.     

矩阵打分的方法应用于蛋白质β-发夹模体的识别

从蛋白质的一级序列出发,用矩阵打分的方法对3088个蛋白质中的β发夹和非β发夹模体进行了识别.使用10-交叉检验,预测总精度为75.9%,Matthew相关系数为0.42.同时计算了不同loop长的模体对应的序列最佳固定模式长,并对有相同最佳固定模式长的模体序列进行了组合,组合后的模体预测总精度都高于76.1%,Matthew相关系数大于0.43.     

应用离散增量方法识别人类 MicroRNAs 前体序列

MicroRNAs(miRNAs)是一类约为21-26个碱基长度的非编码单链RNA.根据MicroRNAs前体序列(pre-miRNAs)的碱基保守特征和二级结构特征,应用多样性增量方法(ID方法)和支持向量机(SVM)分析,以内含子区(intron)、外显子区(exon)、基因间区(intergenic)三类序列分别作为负集,对人类的pre-miRNAs进行分析和预测.当以intergenic区和intron区序列为训练负集时,其以二级结构三联体、四联体和五联体(3-mer、4-mer、5-mer)为特征参量的敏感性、特异性、整体精度都在89%以上,相关系数在0.7以上.     

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.     

果蝇核糖体蛋白基因中潜在转录协同作用模体的统计分析

首先基于频率分析方法抽提出果蝇核糖体蛋白(RP)基因外显子上游直至第1个内含子结束的序列(称为启动子)中潜在的调控模体,这些模体中有85%与实验上的转录因子匹配.然后将抽提出的模体两两配对,运用超几何分布找出出现条数比例在RP基因中显著高于在背景启动子中的模体对,并进一步用K-S检验提取出它们在RP基因中的距离分布与背景距离分布有显著差异的模体对,这些模体对被认为具有转录协同作用.它们中的一部分与实验结果匹配.分析提取出的模体对在序列中的位置分布,发现它们主要的协同作用区域是上游区,而上游和内含子之间的协同作用也是一种重要的组合调控形式,同时发现模体对的模体间距离大部分位于300bp以内,并且在第一外显子附近较为集中.这些结果将有助于对RP基因转录调控机制的认识.     

一种游仆虫无性生殖周期中大核及其DNA含量的变化

应用光学显微镜、显微光度计和定量细胞化学技术研究了一种游仆虫无性生殖周期中大核及其 DNA 含量的变化特征,获得如下结果:(1)游仆虫细胞周期分成 G_1期、S 期和 D 期,各个时期在整个细胞周期中所占的时间速率分别为36%、59%和5%。(2)游仆虫细胞周期中,G_1期大核迅速增大,但此时大核无 DNA 合成现象,DNA 分布密度随大核增大而降低;S 期大核前期增大,此后变小,大核 DNA 含量连续增加,大核 DNA 分布密度也随着增高。8期结束后,大核 DNA 含量相当于 G_1大核的两倍;D期大核又显著增大,DNA 分布密度稍高于 G_1期大核的水平。(3)由游仆虫孚尔根反应大核的形态,大核 DNA 三维吸收图像和显微光度术定量分析数据表明,游仆虫大核 DNA 含量的变化仅发生在 S 期,S 期大核中 DNA 合成与大核改组带相联系。     

果蝇基因组中回文结构的非均匀分布

回文序列是与基因表达调控、DNA复制和重组密切相关的重要DNA模体.回文的功能直接决定其在基因组中的丰度和分布,关于回文丰度和分布的信息从而促进回文的功能研究.文章研究回文在黑腹果蝇基因组中的分布规律.结果发现:(1)在不同类型的基因组序列(如编码区、内含子、基因间区、5’UTR和3’UTR)中,回文在3’UTR中分布最密集,编码序列中的分布最少;(2)序列的碱基组分偏好性不能够完全解释回文在基因组序列中的出现频数;(3)回文的相对丰度随着回文长度的增加而增加;(4)回文序列越长,其GC含量越低.所有这些都在启示,回文的功能多样性强烈依赖于其长度和GC含量.     

HMGA2的结构、功能及调控机制

前言 核小体是染色质的基本单位, 由DNA和核心组蛋白八聚体 (H2A、H2B、H3和H4各两分子)组成,并由不同的蛋白质〔包括组蛋白H1和高迁移率组(HMG)蛋白〕组成高级结构.     

蛋白质超家族模体保守性及物理化学性质的分析

分析了全β类4个典型的蛋白质超家族中模体的功能,发现免疫球蛋白超家族和纤维结合蛋白类型Ⅲ超家族中的模体有相似的结构,但是它们行使不同的功能.血小板-白细胞C激酶底物的同源物结构域超家族和核酸结合超家族中的模体类型较多,虽然这些模体只是部分结构相似,然而它们却在各自的超家族中分别执行着相同的功能.文章进一步运用统计学方法研究了蛋白质超家族中保守模体的亲疏水特征、物理化学特征和结构特征.结果表明,模体差异有显著意义的残基存在于序列模体的保守位点上,相同的序列模体具有相似的二级结构.这些特征将对进一步识别超家族提供帮助.     

利用粳稻基因组DNA和C_ot-1 DNA探针对普通野生稻和亚洲栽培稻的比较分析

以粳稻日本晴基因组DNA和Cot-1 DNA为探针,分别对日本晴、籼稻广陆矮4号和普通野生稻的染色体组进行了基因组原位杂交(GISH)和Cot-1 DNA荧光原位杂交(FISH)分析,并对3种染色体组进行了同源聚类和比较研究.结果表明:粳稻基因组DNA和Cot-1 DNA探针信号在3种水稻染色体组中的分布状况和覆盖率相似,Cot-1 DNA的覆盖率分别为(47.13±0.18)%、(45.89±0.22)%、(44.24±0.21)%,3种水稻基因组同源性高,亲缘关系接近.Cot-1 DNA在3种水稻染色体上的杂交信号分布各有特点,中高度重复序列的变异在普通野生稻向栽培稻进化和亚洲栽培稻籼、粳分化过程中具有重要意义,中高度重复序列含量较低的2、5、8号染色体是水稻染色体组进化过程中相对活跃的成分.     

小鼠脾细胞DNA合成实验技术及其影响因素的研究

本文以测定氚化胸腺嘧啶核苷(~3H-TdR)掺入新鲜制备的离体的小鼠脾有核细胞DNA的方法,来判断细胞DNA合成能力,并对影响脾细胞DNA合成的某些基本因素的作用进行了研究。研究表明,2毫升pH7.4的Eagle培养液中含4×10(?)个脾有核细胞时,加入1.2微居里~8H-TdR(比活度为5居里/毫摩尔),持续作用4小时,可获最佳实验结果。植物血凝素(PHA)和小牛血清在此实验中可以不用。