专利名称：一种多因素结合法研究基因转录调控机制的模型的制作方法基因表达调控是一个很复杂的生物学现象。目前，研究报道中提到的关于基因表达调控的指挥系统就有很多种。经典的遗传学认为基因表达主要是受DNA序列本身决定的。与之相对的表观遗传学(epigenetics)认为在基因的DNA序列没有发生改变的情况下，基因功能会发生可遗传的变化，并最终导致了表型的变化。组蛋白密码是表观遗传学研究的重要内容。组蛋白密码研究的内容包括核小体在基因组的分布以及组蛋白修饰之间的级联效应。核小体的形成及其在染色质上的精确定位，除了导致DNA在组蛋白上缠绕得足够紧密以便于细胞核的包装作用以外，还能导致染色质结构不均匀，影响组蛋白修饰及DNA甲基化的发生，而这些又能直接或间接的调控基因表达。有些研究认为核小体通过在基因调控区如启动子，终止子区定位的变化来影响基因的转录。 目前，我们尚不知道核小体占位水平以及DNA序列本身是如何影响全基因组的转录水平的。随着RNA-seq技术的出现，我们不仅能看到基因区的表达情况，同时我们还能看到基因间区及整个基因组水平的表达情况。同时ChlP-seq技术使得我们能够从基因组水平研究核小体的分布。本发明利用ChlP-seq及rmRNA-seq获得小鼠大脑中的全基因组H3的分布及转录数据，并结合公开发表的全基因组组蛋白修饰及DNA甲基化等方面的数据，构建了一种研究基因转录调控机制的模型。
本发明的目的是建立一个模型，通过基因组上组蛋白H3占位水平并结合DNA序列特征等因素来预测基因组或基因水平的转录情况。利用新一代DNA测序平台SOLiD获得小鼠大脑全基因组组蛋白H3ChIP-seq及转录组rmRNA-seq数据。根据自己开发的平台对SOLID序列进行基因组注释，然后分别从全基因组水平及基因水平研究核小体占位等多种因素与基因组表达水平的关系。一、从基因组水平将每条染色体等分成一定数量的小区域，并计算每个小区域的H3信号及mRNA信号。对这两部分数据做相关分析发现两者高度相关。并结合公开发表的组蛋白各种修饰CHIP-Seq的数据及GC含量等相关数据，发现基因组表达水平与这些因素均相关。二、从基因水平根据NCBI公开发表的RefSeq基因位置信息，计算每个基因上的H3信号及mRNA信号。结合公开发表的组蛋白各种修饰CHIP-Seq的数据、GC含量及DNA甲基化等相关数据进行多方面的分析，发现基因表达水平受所有这些因素调控。主要进行如下几个方面的分析:1.相关性分析Pearson相关性检验结果显示基因表达与核小体占位、GC含量、各种H3修饰及DNA甲基化高度相关；不同表达水平基因区核小体占位箱式图显示核小体占位与基因表达呈正相关，结果见附图1。2.核小体在基因调控区定位分析比较分析了沉默基因集及表达基因集中核小体在基因转录起始位点(TSS)以及其周围的分布情况。同样还计算了在转录终止位点(TTS)，外显子与内含子连接处上下游区域核小体的分布。结果发现核小体在不同表达水平基因调控区的定位模式不一致。3.聚类分析对基因水平的核小体占位及各种组蛋白修饰、DNA methylation、RNAPol1-1I等做分层聚类分析，结果清楚显示，整个基因集被分成两类:第一类为高表达区，具有核小体及各种修饰富集，而低甲基化，高GC等特点；第二类为低表达区，具有核小体及各种修饰缺乏，而高甲基化，低GC等特·点；图1不同表达水平基因区核小体占位箱式图

等2.上机实验利用新一代DNA测序平台SOLiD进行rmRNA-seq及Chip-Seq实验3.数据分析a) SOLiD序列在基因组上的注释根据网上公开发表的小鼠基因组信息，用blast序列比对方法做基因组注释。b)构建基因集NCBI上下载相关的基因集信息。c)表达谱及核小体占位分析分别从基因组及基因水平研究核小体占位与表达谱之间的关系。分析方法有相关性、分层聚类法等。实骀实例实骀实例
取小鼠大脑组织，用DNA测序平台SOLID分别做组蛋白Chip-seq及rmRNA-Seq。从基因组及基因水平研究核小体占位与表达谱之间的关系，发现无论在基因组水平还是基因水平，两者都高度相关，而且核小体在不同表达水平基因调控区的定位模式不一致。聚类结果显示核小体占位及GC含量，组蛋白修饰及DNA甲基化等因素能够很好的区分不同表达水平的基因。以上是对本发明的描述而非限定，基于本发明思想的其它实施方式，均在本发明的保护范围 之中。


本发明属于基因组学研究领域，是一种从全基因组水平研究表观遗传组及转录组之间关联关系的信息分析技术。把表观遗传方面的因素如核小体占位、DNA甲基化，与DNA序列特征等因素相结合，利用多种分析技术研究这些因素与基因转录水平间的关联关系。最后结果显示核小体占位及GC含量，组蛋白修饰及DNA甲基化等因素能够很好的区分不同表达水平的基因。该结果为进一步研究生物体内表达调控提供技术及理论依据。