基于概率分布理论预测DNA调控元件的新方法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31401141
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0608.生物数据资源与分析方法
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

As an essential regulatory mechanism in cells, epigenetic regulation of gene expression has been studies for decades. Recently, the emerging of ChIP-seq technique has greatly accelerated this researching progress. Accurately prediction of DNA regulatory elements based on high-thoughput epigenetic ChIP-seq data has become an urgent need in the field of epigenetic regulation research.Existing methods such as CSI-ANN and ChromaGenSVM only focused on peak density, ignoring the shape parameters, which are also very important for element recognition. Starting from basic statistical assumptions, we will map the statistics of probability distribution of random variables to sequencing reads distribution features around ChIP-seq peaks, aiming to construct a comprehensive characteristic description system. Using statistics within the system as training features, we plan to construct accurate DNA regulatory element prediction method based on several machine learning algorithms, and then assess the performances of our method as well as some state-of-the-art methods using new predicting data sets. Further more, we will also develop a novel method that could link DNA elements to targeting genes using multi cell ChIP-seq and RNA-seq data. In conclusion, we anticipate that this project will not only be helpful to the prediction of DNA elements using large-sample data, such as data sets in ENCODE project, and it could also provide very helpful information for regulatory mechanisms studies of individual genes.
表观遗传调控作为细胞内一种重要的基因调控机制一直以来都受到研究人员的重视,而近年来ChIP-seq技术的逐步成熟则加速了表观遗传调控研究的进程。如何利用ChIP-seq数据准确预测DNA调控元件及其靶基因已成为表观遗传调控领域亟需解决的重要问题。已有的研究方法如CSI-ANN、ChromaGenSVM等仅关注表观遗传修饰的信号强度,忽视了信号的形状分布,造成预测准确性不高,迫切需要预测准确度高的新方法。本项目从统计学的基本假设出发,将随机变量概率分布统计量映射到信号峰的形状特征上,构建信号峰形状定量描述体系;并基于该体系利用机器学习方法对DNA调控元件进行预测及准确性评估。进一步,我们将利用多细胞系数据建立调控元件与基因之间的关联,明确其生物学功能。本项目的实施将有助于在ENCODE等大数据中准确地预测全基因组的DNA调控元件,同时也可以对单个基因的表达调控机制和功能研究提供重要参考。

结项摘要

表观遗传调控作为细胞内一种重要的基因调控机制一直以来都受到研究人员的重视,而近年来ChIP-seq技术的逐步成熟则加速了表观遗传调控研究的进程。如何利用ChIP-seq数据准确预测DNA调控元件及其靶基因已成为表观遗传调控领域亟需解决的重要问题。已有的研究方法如CSI-ANN、ChromaGenSVM等仅关注表观遗传修饰的信号强度,忽视了信号的形状分布,造成预测准确性不高,迫切需要预测准确度高的新方法。本项目从统计学的基本假设出发,将随机变量概率分布统计量映射到信号峰的形状特征上,构建信号峰形状定量描述体系;并基于该体系利用机器学习方法对DNA调控元件进行预测及准确性评估。进一步,我们将利用多细胞系数据建立调控元件与基因之间的关联,明确其生物学功能。本项目的实施将有助于在ENCODE等大数据中准确地预测全基因组的DNA调控元件,同时也可以对单个基因的表达调控机制和功能研究提供重要参考。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
DELTA: A Distal Enhancer Locating Tool Based on AdaBoost Algorithm and Shape Features of Chromatin Modifications.
DELTA:基于AdaBoost算法和染色质修饰形状特征的远端增强子定位工具。
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0130622
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Lu Y;Qu W;Shan G;Zhang C
  • 通讯作者:
    Zhang C
3DSNP: a database for linking human noncoding SNPs to their three-dimensional interacting genes.
3DSNP:用于将人类非编码 SNP 与其三维相互作用基因联系起来的数据库。
  • DOI:
    10.1093/nar/gkw1022
  • 发表时间:
    2017-01-04
  • 期刊:
    Nucleic acids research
  • 影响因子:
    14.9
  • 作者:
    Lu Y;Quan C;Chen H;Bo X;Zhang C
  • 通讯作者:
    Zhang C
Exploring spatially adjacent TFBS-clustered regions with Hi-C data.
使用 Hi-C 数据探索空间相邻的 TFBS 聚类区域
  • DOI:
    10.1093/bioinformatics/btx282
  • 发表时间:
    2017-09-01
  • 期刊:
    Bioinformatics (Oxford, England)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen H;Jiang S;Zhang Z;Li H;Lu Y;Bo X
  • 通讯作者:
    Bo X
Defining the multivalent functions of CTCF from chromatin state and three-dimensional chromatin interactions.
从染色质状态和三维染色质相互作用定义 CTCF 的多价功能
  • DOI:
    10.1093/nar/gkw249
  • 发表时间:
    2016-07-27
  • 期刊:
    Nucleic acids research
  • 影响因子:
    14.9
  • 作者:
    Lu Y;Shan G;Xue J;Chen C;Zhang C
  • 通讯作者:
    Zhang C
A Genome-Wide mRNA Expression Profile in Caenorhabditis elegans under Prolonged Exposure to 1750MHz Radiofrequency Fields.
长期暴露于 1750MHz 射频场的秀丽隐杆线虫全基因组 mRNA 表达谱
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0147273
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Gao Y;Lu Y;Yi J;Li Z;Gao D;Yu Z;Wu T;Zhang C
  • 通讯作者:
    Zhang C

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Effects of a Spaceflight Environment on Phenotypic, Genomic and Transcriptomic Changes in KPC-2 Klebsiella pneumoniae
航天环境对 KPC-2 肺炎克雷伯菌表型、基因组和转录组变化的影响
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  • 通讯作者:
    刘长庭
柔性辟谷技术在青年人群体重控制中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    军事医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    巩文静;张双双;高大文;屈武斌;李志慧;卢一鸣;高艳;李培进;张成岗
  • 通讯作者:
    张成岗

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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