【摘 要】
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表观遗传学（Epigenetics）是指研究在不改变DNA序列的情况下影响基因表达的遗传机制。DNA甲基化修饰是目前研究最为深入的一类表观遗传学信号,一般发生在双核苷酸CpG中。人类基因组中大约60%的基因启动子区域含有CpG岛,其甲基化状态直接关系到基因转录。例如在很多肿瘤细胞中,抑癌基因启动子区的CpG岛往往会发生异常的高甲基化,从而导致抑癌基因转录失活,无法行使其抑制癌症发生的功能。因此,确
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表观遗传学（Epigenetics）是指研究在不改变DNA序列的情况下影响基因表达的遗传机制。DNA甲基化修饰是目前研究最为深入的一类表观遗传学信号,一般发生在双核苷酸CpG中。人类基因组中大约60%的基因启动子区域含有CpG岛,其甲基化状态直接关系到基因转录。例如在很多肿瘤细胞中,抑癌基因启动子区的CpG岛往往会发生异常的高甲基化,从而导致抑癌基因转录失活,无法行使其抑制癌症发生的功能。因此,确定CpG岛的甲基化状态有助于理解基因转录调控的机制,对于许多疾病的诊断和治疗意义重大。大规模实验检测CpG岛甲基化状态费时费力,代价高昂,而且已有的研究证实DNA序列中存在决定CpG岛甲基化状态的信号,因此通过计算预测CpG岛的甲基化状态是当前备受关注的一个课题。本文的主要工作就是基于人脑测得的DNA甲基化数据,挖掘DNA序列特征,用支持向量机（SVM）的方法实现了预测CpG岛甲基化的目标,得到了85%的预测正确率,同时还验证了所选的三类特征对于CpG岛甲基化的指导作用,它们分别是DNA序列组合、转录因子结合位点TFBS和短重复序列Alu。此外,我们还构建了一个在线预测CpG岛甲基化状态的工具MethCGI。通过和现有方法的比较,我们发现MethCGI有更好的预测性能。在后续工作中,我们进一步研究了那些不易甲基化的CpG岛之所以不被甲基化的保护机制。通过比较不易甲基化和容易甲基化的CpG岛内部及边界的序列片段,我们得到了一些特殊的序列模式,大多是一些含有锌指结构的DNA结合蛋白的特定结合位点,有部分在以往的实验中已被证实可以通过结合蛋白阻碍DNA甲基化的蔓延。最后,作为补充,我们还介绍了诸如核小体定位、组蛋白修饰以及基因印迹等其他表观遗传学信号的实验检测方法和计算研究现状。
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