人类基因组核小体定位与可变剪接调控研究

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核小体定位及其组蛋白修饰是影响染色质结构的两个主要因素,而染色质的结构在真核基因转录过程扮演着重要角色。从基因转录到翻译有一个重要的生物过程,就是mRNA前体的剪接,剪接是指将前体mRNA中不编码的内含子切除并将编码的外显子连接成mRNA的过程;同一个基因可以有多种剪接的方式,即可变剪接,人类90%以上的基因存在可变剪接现象。研究发现,转录和剪接在时空上高度协调,是同时进行的,这暗示可变剪接会受到转录过程中起重要作用的染色质结构的调控,然而目前对于染色质结构调节剪接过程的细节尚需进一步分析,因此本文使用人类CD4+T细胞的染色质结构信息数据,计算核小体定位和组蛋白修饰在可变剪接位点周围的分布模式。  首先,经过多重去冗余得到可变剪接外显子与组成性外显子数据。结合核小体得分数据,计算了可变剪接外显子和组成性外显子邻近区域的核小体分布模式;进一步将可变剪接依据不同剪接方式和外显子长度分为不同类型,并计算了这些不同剪接方式的外显子邻近区域的核小体分布模式。结果表明核小体的占位对于识别外显子的受体端具有标志性作用;大于50bp的组成性外显子区核小体占位信号强于可变剪接外显子的,小于50bp的组成性外显子区不存在明显的核小体占位信号;核小体得分的分布模式和可变剪接外显子的剪接方式及其长度相关。  然后,计算了组蛋白甲基化和乙酰化修饰在盒式可变剪接外显子和组成性外显子区域内的数目,并用改进的组蛋白修饰统计算法生成了剪接位点上下游1000bp范围内的组蛋白修饰模式图谱。结果表明,同一外显子区域组蛋白修饰类型不止一种,盒式可变剪接外显子和组成性外显子周围的部分组蛋白修饰模式相似,均在剪接位点邻近区域富集,部分组蛋白修饰在盒式外显子上游区域也存在组蛋白修饰富集。盒式可变剪接外显子区的组蛋白修饰水平普遍高于组成性外显子。  最后,计算了剪接位点处RNA聚合酶Ⅱ(RNAPⅡ)的富集水平,剪接位点样本数据中15.6%的外显子区存在RNAPⅡ信号。RNAPⅡ在盒式外显子和组成性外显子区域存在一样程度的富集。发现核小体占位在盒式外显子区域,在转录过程中,这些盒式外显子有RNAPⅡ停留可能和核小体的阻碍作用有关。
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