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【6h】

长非编码RNA特异性转录因子绑定位点的预测方法研究

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目录

摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 lncRNA基因的转录调控研究现状

1.2.1 lncRNA基因的转录调控

1.2.2 lncRNA转录调控的研究方法

1.3 主要内容和贡献‘

1.4 章节安排

第二章 TFBS预测方法

2.1 引言

2.2 TFBS的表示方法

2.2.1 一致性序列

2.2.2 位置权重矩阵

2.3 传统的TFBS预测算法

2.3.1 基于字符的枚举算法

2.3.2 概率序列模型算法

2.3.3 基于系统发育足迹的算法

2.3.4 基于ChIP-seq的基序预测算法

2.4 统计评价

2.5 本草小结

第三章 TFBS模型数据库

3.1 引言

3.2 JASPAR

3.3 TRANSFAC

3.4 ChIPBase

3.5 本章小结

第四章 LncRNATFBS的预测分析

4.1 引言

4.1.1 系统框架

4.1.2 方法流程

4.2.1 搜索TSS-peak对

4.2.2 在PCT和LNCT峰上的motif发现

4.3 PscanChIP模块

4.4 MEME算法介绍

4.4.1 期望最大化(EM)

4.2.2 MEME的模型

4.4.3 MEME算法的伪代码

4.5 本章小结

第五章 lncRNA转录因子绑定位点实验结果分析

5.1 引言

5.2 输入文件的基本统计信息

5.3 TSS-peak对的统计

5.4 15个转录因子的motif

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文

声明

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摘要

长非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是一类转录本长度大于200核酸的非编码RNA。随着高通量测序技术的广泛应用,已在生物体内发现大量lncRNA,其中有相当一部分的lncRNA具有重要的生物学功能,如参与胚胎干细胞凋零、细胞循环控制等细胞过程。在lncRNA的调控机制研究方面,已有一些模型被提出,如lncRNA能够招募或驱赶蛋白质对DNA的绑定、作为蛋白质复合体的骨架等。然而,lncRNA的机制和功能研究尚处于起始阶段。与蛋白质编码基因不同,大部分lncRNA不能用于产生蛋白质。同时,lncRNA与蛋白质编码基因或其转录产物——信使RNA(Messenger RNA,mRNA)有许多相似之处。在基因层面,lncRNA与蛋白质编码基因具有相似的组蛋白修饰轮廓和剪接信号;在转录过程中,lncRNA往往也是聚合酶的产物。基于长非编码RNA和蛋白质编码基因的特征和功能差异,推测两者的转录机制也有可能不同,进而影响功能表现。
  本文从预测和分析lncRNA的转录因子绑定位点(Transcription Factor Binding Site,TFBS)入手,研究lncRNA的转录过程。首先全面综述了TFBS预测算法和TFBS模型数据库。在此基础上,提出了名为lncRScan-TFBS的生物信息学方法,该方法根据来自染色质免疫沉淀——高通量测序实验(ChIP-Seq)的数据,分析与lncRNA关联的TFBS。lncRScan-TFBS的功能主要包括:报告输入ChIP-Seq峰和基因的基本统计信息、转录起始位点(Transcirption Start Site,TSS)与峰之间的距离,分别针对lncRNA和蛋白质编码基因的TFBS进行基序查找和富集度分析等。
  将lncRScan-TFBS应用于小鼠干细胞(Mouse Embryonic Stem Cell,mESC)的ChIP-Seq数据,实验结果表明调控因子c-Myc、 n-Myc、Esrrb、Klf4和Tcfcp2l1与CTCF的TFBS有重叠,说明它们共同参与转录调控过程。特别是,c-Myc和n-Myc的TFBS几乎完全重叠,并且它们都与CTCF的TFBS有较大的重叠,这表明它们可能通过这些相关的TF与CTCF紧密相互作用。实验结果并没有发现lncRNA特异性的转录因子绑定位点,但发现部分转录因子在调控lncRNA转录时,比调控蛋白质编码基因转录有更长的距离,这可能是lncRNA表达量较低的潜在原因。综上,lncRScan-TFBS可用于有效分析lncRNA的TFBS,进而帮助推断lncRNA特异性的转录模式。

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