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DNA甲基化是最早发现且比较常见的表观遗传现象之一，它是指在DNA甲基转移酶(DNMTs)的作用下，以S-腺苷甲硫氨酸(SAM)为甲基供体，将甲基添加到DNA分子中的碱基上。常见的DNA甲基化发生在DNA分子上的胞嘧啶的第5个碳原子上，胞嘧啶由此被修饰为5-甲基胞嘧啶(5mC)。DNA甲基化研究一直是疾病研究的热点，与基因表达、表型性状息息相关，获得全基因组范围内所有C位点的甲基化水平数据，对于表观遗传学的时空特异性研究具有重要意义。本文利用高通量测序技术，对TNF-α诱导的不同时长的肝癌细胞HepG2同时进行全基因组甲基化谱及mRNA和miRNA表达谱测序，通过生物信息学分析手段同时对全基因组甲基化水平差异、mRNA和miRNA表达谱进行关联分析，试图更全面的了解肿瘤坏死因子TNF-α在促进肿瘤细胞凋亡过程中的调控机制，阐明甲基化、miRNA调节基因表达与肿瘤发生的关系，筛选特定甲基化位点或miRNA作为肝癌的早期诊断生物标记物、恶性评估及预后的判断指标等，并可用于筛选抑制肿瘤生长的小分子药物。本研究主要内容包括： ⑴对不同时长下(0h、3h、6h) TNF吨诱导的肝癌细胞HepG2的mRNA进行了表达谱差异分析。首先挑选出|log2(fold-change)|＞=1.0，FDR＜0.01的差异表达的mRNA。然后利用DAVID进行功能注释和KEGG通路分析，发现在表达上调的基因中，存在大量与细胞凋亡、死亡功能相关的基因。与此同时，信号通路分析发现四条与癌症相关的信号通路:hsa04210:Apoptosis，hsa04630:Jak-STAT signaling pathway,hsa05200:Pathways in cancer,hsa04010:MAPKsignaling pathway。结合表达量分析发现，大多数与癌症或细胞凋亡相关的基因在3h时表达量有明显的转折，暗示在3h前后TNF-α可能通过多种途径诱导细胞凋亡。 ⑵对不同时长下(0h、3h、6h) TNF-α诱导的肝癌细胞HepG2的miRNA进行了表达谱差异分析。首先挑选出|log2(fold-change)|＞=1.0，且p-value＜0.05的差异表达的miRNA。然后进行靶标注释，并与差异表达的mRNA进行关联分析，同时进行功能注释和KEGG信号通路分析，发现部分基因与细胞凋亡、死亡、NF-κB功能相关，参与hsa04060:Cytokine-cytokine receptor interaction、hsa04010:MAPK signaling pathway、 hsa05200:Pathways in cancer、hsa04210: Apoptosis、hsa04630:Jak-STAT signaling pathway一类与细胞凋亡及细胞因子作用相关的通路。综合miRNA-mRNA调控机制，可以看出一个mRNA可受多个miRNA调控，而一个miRNA也可调控多个mRNA，miRNA-mRNA的调控是一个复杂的网络调控状态。关于miRNA对mRNA具体的调控作用，有待于进一步的实验验证。 ⑶利用RRBS技术对不同时长下(0h、3h、6h) TNF吨诱导的肝癌细胞HepG2的亚基因组范围的甲基化水平进行了分析。首先对三个时间点的甲基化数据进行比对和甲基化水平分析，发现甲基化的胞嘧啶主要位于CpG中，且启动子区域CpG甲基化水平明显低于其他区域。其次根据甲基化差异程度至少为25％，且q-value＜0.01筛选出差异甲基化位点，并进行注释。发现部分基因甲基化与癌症发生密切相关，其中PPPlR3C在黑色素瘤细胞、结肠直肠癌、前列腺癌中启动子区域均处于高甲基化状态，目前还未有PPPlR3C在肝癌细胞中的甲基化研究，我们的结果发现，在肝癌细胞中PPPlR3C启动子区域处于高甲基化状态，通过TNF-α诱导，PPPlR3C甲基化程度降低，说明TNF-α在诱导肝癌细胞凋亡过程中通过改变某种机制改变PPPlR3C甲基化程度，其具体去甲基化机制需进一步实验验证。最后基于前两章基础，对挑选的差异甲基化基因和差异表达的mRNA、miRNA做关联分析，发现基因的表达受多种调控机制影响，需要进一步实验验证才能明确其调控机制。