一种基于TCC的大肠杆菌染色体相互作用高通量测定方法

【摘要】细菌作为地球上最古老的物种之一,具有比真核生物更简单的细胞结构和独特的遗传物质组织调节方式。作为遗传学上经典的模式生物,大肠杆菌的染色体以1000倍以上的比例压缩凝聚在细胞中,与细胞中的蛋白质,RNA等共同构成拟核结构。近年来的研究表明细菌染色体并不是像人们过去认为的那样杂乱的压缩在拟核区域内,而是有着一定的层次,经过有序地包装,组织来形成高级结构。细菌基因组中被同一个转录因子调节的操纵子可组成调节子(regulon)结构。有研究表明组成同一调节子的操纵子之间可能在线性距离上相距甚远,但是可以通过染色体的高级结构在空间上相互作用。这说明细菌基因表达过程可被远程调控元件所调控,且存在三维空间网络。所以染色体的高级结构不但能够使得细菌的基因组高度凝聚以适应较小的拟核空间,同时也广泛的影响着细菌的基因调控过程。细菌染色体内部存在着广泛的相互作用,在拟核范围内形成复杂的高级结构。为了探明拟核内染色体的相互作用情况,并得到染色体内高通量互作数据,我们参考了最新的高通量染色体构象俘获TCC技术,对部分步骤进行了修改,建立了一种高通量测定细菌的全基因组核酸交互的方法。将对数期生长的大肠杆菌菌体用浓度为1%的甲醛进行细胞交联,选取超声波物理打断的方式进行无偏好性的核酸片段化,蛋白质核酸的复合物补齐末端后,生物素化标记样品中的蛋白,利用近距离连接反应的原理进行分子内末端的连接。将带有生物素标记纯化连接片段克隆到载体PCR扩增后进行测序,验证实验方案的可行性。在所有的克隆测序结果中,有10%-20%的克隆片段是由来自不同基因座位的序列拼接而成的。初步验证了实验方案的可行性。借鉴TCC(TetheredConformationCapture)中将拟核蛋白生物素化处理的方法,使交联复合物分子固定在支持物上进行连接,避免了游离片段之间的随机接触,提高了增加了连接片段的可信度。另一方面利用生物素化的蛋白质作为亲和纯化标签筛选交联复合物,大大提高了高通量筛选的效率。继而通过第二代测序技术得到高通量的大肠杆菌染色体的相互作用数据。利用生物信息学工具对高通量数据进行分析处理,结果表明大肠杆菌K-12菌株对数生长期细胞内染色质内部存在广泛的交互,且这些交互多集中在复制起始位点附近,且经过COG分类表明染色质交互高峰区域基因的功能与对数生长期最旺盛的细胞过程如细胞分裂,转录翻译,物质代谢等相匹配。通过对染色质构象捕获技术及TCC技术的借鉴,经过实验条件的优化和有限片段克隆测序的验证以及对高通量测序数据的分析处理,我们初步建立了可适用于第二代高通量测序平台的的大肠杆菌染色体相互作用的高通量测定方法,得到了基因组水平上大肠杆菌染色质相互作用的图谱。为细菌染色体相互作用信息的揭示提供了有力的工具,也为细菌染色体空间结构建模,基因的空间调控网络研究提供了重要的技术支持。
【作者】李綎瑄；
【导师】张红雨；
【作者基本信息】华中农业大学，生物化学与分子生物学，2014，硕士
【关键词】拟核；染色体相互作用；染色质构象捕获；第二代测序；

【参考文献】
[1]邹志云,宋程,虢向阳.基于灰色理论的应急物流最优路径选择[J].物流技术,2008,01:46-48.
[2]孟爱权.宽带侦察接收机中信号处理的设计与实现[D].西安电子科技大学,信号与信息处理,2010,硕士.
[3]王军,陈振楼,许世远,侯晶.基于COM技术的长江口滨岸湿地环境信息系统开发[J].计算机工程与应用,2005,09:197-200.
[4]张亮,王凌,郑大钟.有限计算量下模拟退火算法的参数序优化[J].控制与决策,2004,02:226-229.
[5]马正午.数字工业园开发与建设的关键技术[J].电气时代,2005,08:150-154.
[6]郦胤清.“以人为本”视角下的政府公信力构成要素探究[D].成都理工大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[7]严旭凯.WDM网络中波带疏导算法研究[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[8]方帅.上转换纳米探针在循环肿瘤细胞的富集与检测中的应用[D].苏州大学,生物化学与分子生物学,2014,硕士.
[9]黄义.考虑站点重要度的区域公交发车时刻表模型研究[D].西南交通大学,交通运输工程,2014,硕士.
[10]桑璐.人民币汇率变动对我国进出口贸易的影响分析[D].河北师范大学,世界经济,2013,硕士.
[11]池沛,陈宗基,魏晨,周锐.基于观测器的飞行器时变控制效益估计算法[J].控制与决策,2008,10:1186-1191.
[12]王金.反射镜共相位拼接检测与驱动控制技术研究[D].中国科学院研究生院（光电技术研究所）,检测技术与自动化装置,2014,硕士.
[13]唐雪梅.TGF-β_1 VEGF在儿童原发性肾病综合征中的表达及其临床意义研究[D].重庆医科大学,儿科学,2004,硕士.
[14]张涛.预应力碳纤维板受拉性能及尺寸效应研究[D].重庆交通大学,桥梁与隧道工程,2012,硕士.
[15]王重鸣,薛元昊.知识产权创业能力的理论构建与实证分析:基于高技术企业的多案例研究[J].浙江大学学报(人文社会科学版),2014,03:58-70.
[16]张福伟.ω-3脂肪酸后处理对大鼠缺血再灌注心肌抗氧化作用的影响[D].南方医科大学,胸心血管外科,2012,硕士.
[17]张黎鸣.洛阳建设区域物流枢纽城市的路径分析[D].河南科技大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[18]朱莉红.分形上函数的积分[D].海南大学,应用数学,2014,硕士.
[19]熊定钰,钱忠平,赵波,周亚同,贺振华.用优频算子外推改善F-X域滤波性能[J].石油地球物理勘探,2011,02:211-216+157-158.
[20]胡峰.三种相思的组培快繁技术研究[D].厦门大学,生物化学与分子生物学,2014,硕士.
[21]徐红.6～12岁儿童对儿童电视广告的态度研究[D].华中师范大学,基础心理学,2003,硕士.
[22]国嘉.数据挖掘在房地产客户信息中的应用[D].辽宁工程技术大学,2005.
[23]谢晓忠.基于CTM的城市干道交叉口信号联动优化控制研究[D].重庆交通大学,交通运输规划与管理,2012,硕士.
[24]张孟.超级电容器电极材料MnO_2的结构及其电化学性能研究[D].安徽工程大学,2014.
[25]刘慧敏.基于行动研究法的预科汉语听说训练教学与研究[D].华中师范大学,汉语国际教育,2014,硕士.
[26]杨斌.锌铝水滑石纳米复合材料的制备及其在锌镍电池中的应用研究[D].中南大学,应用化学,2014,博士.
[27]程根兰.《SDH网同步状态信息(SSM)技术规范》介绍[J].电信网技术.2000(06)
[28]单单.双向轴流泵水力模型的设计与特性分析[D].华中科技大学,流体机械及工程,2013,硕士.
[29]丁连宇,杨德礼.一类可修非周期Fork-Join排队网络分析[J].自动化学报,1997,03:122-126.
[30]刘义.水热法制备铋铁系化合物及其光催化性能研究[D].合肥工业大学,2013.
[31]魏言.下一步:数据仓库[J].信息系统工程,2003,10:23-25.
[32]徐睿杰,雷彩红,蔡启,陈昌滨,莫海彬.填料对聚丙烯导热复合材料导电和流变性能的影响[J].高分子材料科学与工程.
[33]王亚红.李清照叶嘉莹文学比较研究[D].河北师范大学,古代文学,2013,硕士.
[34]王兴帅.张力对接触网安全状态影响及在线监测系统的研究[D].北京交通大学,2014.
[35]路楠.我国商业银行中间业务创新及风险防范研究[D].云南师范大学,金融学,2013,硕士.
[36]邢晨阳.离子液体及离子液体修饰碳纳米管对聚偏氟乙烯的改性研究[D].杭州师范大学,高分子化学与物理（专业学位）,2013,硕士.
[37]陈蕊蕊.一类空间填充曲线的电磁带隙特征的研究[D].苏州大学,光学,2014,硕士.
[38]刘红霞.远程集中计量终端系统的设计与实现[D].湖南大学,电子与通信工程,2014,硕士.
[39]王晨.市场导向、组织学习与服务创新绩效关系的实证研究[D].华南理工大学,企业管理,2014,硕士.
[40]祁培.先秦齐地盐业的形成与演变[D].华中师范大学,区域文化史,2014,硕士.
[41]郭建清.教师成为研究者的解释学理解[D].首都师范大学,比较教育学,2004,硕士.
[42]李和平,杨卫娟,汪洋,敖文,刘建忠,周俊虎.含硼燃料在微小圆管中的点火燃烧特性[J].浙江大学学报(工学版),2014,05:917-922.
[43]密启慧.基于智能体建模的微博舆论形成研究[D].华中科技大学,公共安全预警与应急管理,2012,硕士.
[44]刘异.基于贝叶斯网络的城市道路拥挤概率预测研究[D].北京交通大学,2015.
[45]郝明.趣味测评在泰中小学汉语教学中的运用[D].西北大学,汉语国际教育（专业学位）,2014,硕士.
[46]黄晓斌.论网络文献信息的挖掘[J].图书情报知识,2002,06:6-10.
[47]李轩.大跨度悬挑结构车致及人致振动舒适度研究[D].武汉理工大学,结构工程,2012,硕士.
[48]康兵.成都A猎头公司竞争战略研究[D].西南财经大学,2001.
[49]刘豫.基于内容的手机垃圾短信过滤软件的设计与实现[D].西安电子科技大学,计算机软件与理论,2011,硕士.
[50]龚加庆.头尾调节装置对四足机器人动态运动性能的影响研究[D].北京交通大学,2015.