《多樣本核小體動態定位識別》是依託東南大學，由劉宏德擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多樣本核小體動態定位識別
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉宏德
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
核小體定位通過遮蔽DNA上蛋白結合位點參與基因轉錄調節，定位隨細胞類型和環境不同而動態變化，識別這種動態是解析細胞表觀調節機制的重要研究內容。核小體動態定位分析需要比較多樣本信息，高通量測序技術為解決此問題提供了可能；而在計算層面，迫切需要開發識別核小體動態的算法和工具。遺憾的是，目前，尚未有針對多樣本(n≥3)的核小體動態分析的方法。本項目擬針對多樣本核小體定位分析，基於隱馬爾科夫模型(HMM)，通過定位信號的等級劃分、HMM解碼、動態區域識別，顯著性計算、動態類型分析等過程，實現核小體動態定位區域的準確識別；建成相應的軟體工具；並將其套用於癌細胞核小體動態分析和酵母組蛋白變體Htz1組裝的分析中。申請者近年一直從事核小體動態相關研究，在數據、方法和技術上有良好基礎。項目完成後，將為解析核小體表觀遺傳調節問題提供計算支持；項目的方法可移植到其它表觀基因組動態分析中。
結題摘要
核小體通過遮蔽DNA的結合位點而在基因轉錄、DNA複製等過程中有重要作用。核小體位置因細胞類型、外部環境等發生變化，這是核小體的本質屬性。目前尚缺乏識別多細胞類型間核小體變化的生物信息工具。本項目擬基於隱馬爾科夫模型(HMM)，開發可識別多細胞類型間(n≥3)核小體動態變化的方法和模型，並建成工具。並將開發的工具用於兩個生物學問題的分析。目前，已經完成了全部研究內容和目標，完成了擬定的成果指標。 項目組開發了兩個多細胞類型核小體動態識別的方法和模型，分別為Dimnp和DNMHMM，建成了離線和線上的服務工具。Dimnp是基於卡方檢驗模型，DNMHMM是基於HMM的模型，兩者均可在控制P-value或者假髮現率(FDR)的前提下，準確識別多細胞類型間的核小體變化區域。這是目前僅有的專門針對此類問題的生物信息分析工具。項目組測定了24種酵母細胞株的核小體位置；測定了Spt16、Htz1、Pol II等蛋白的染色質結合位點信息。利用測序數據和開發的工具，項目組分析了可修飾組蛋白突變與核小體動態的關係，發現突變導致的啟動子區和端粒區核小體劇烈變化，而且高表達基因的核小體變化更大。解析了核小體、Htz1、Pol II、轉錄延伸因子Spt16、組蛋白伴侶Nap1和Chz1在轉錄調節中的變化和相互關係。另外項目組研究了在酵母細胞在脅迫環境、人CD4+ T 細胞在休眠和免疫激活的條件下，核小體的動態，以及這些動態對應的生物學意義等。 本項目相關成果發表學術論文13篇(見文章列表)，其中SCI論文10篇，影響因子大於4的論文5篇。撰寫關於核小體的專著章節1章。另一論文已經投稿Genome Biology。培養4名碩士研究生，1名博士在讀。參加國內學術會議20人次；與國外大學學者座談、報告交流5次。 總之，本項目開發的方法、模型和工具是目前專門用於多細胞類型(樣本)間核小體動態的識別技術，填補了這一領域的空缺。
