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分析隔离子两侧临近基因的共表达趋势,基因工程论文基因是指携带有遗传信息的序列，基因通过指导蛋白质的合成来表示出自个所携带的遗传信息，进而控制生物个体的性状表现真核基因在基因表示出调控的经过中起主要作用的元件包括顺式作用元件和反式作用因子反式作用因子是指一系列影响基因转录的调节蛋白；顺式作用元件则指在基因的旁侧存在的一类能够调控基因表示出的核酸序列，这些调控元件包括启动子、加强子、终止子、沉默子和隔离子等启动子能够和决定转录开场的转录因子产生互相作用，控制基因表示出的起始时间和表示出程度加强子是上一小段可与反式作用因子结合的区域，与蛋白质结合之后，基因的转录作用将会加强加强子可能位于基因上游，可以能位于下游且不一定接近所要作用的基因，甚至不一定与基因位于同一染色体终止子位于基因编码区下游，是能够终止转录的特殊序列沉默子是一种负性调控元件，位于构造基因附近，是能抑制该基因转录的序列真核生物的基因组较原核生物复杂，基因的表示出调控特别精细真核生物的染色体由一系列构造与功能独立的单元组成，各个单元的基因表示出情况各不一样，各单元间的构造称为边界元件，它使一侧的基因免受另一侧调控元件的影响，这就是限定染色质转录功能区的染色质隔离子染色质隔离子不同于加强子和沉默子，本身对基因的表示出强度没有直接加强或者减弱的效应它是染色体上相邻转录功能区的边界序列，使基因的表示出免受邻近区域的调控元件的作用与加强子和沉默子类似的是，隔离子也通过与之相结合的蛋白质来发挥作用在拟南芥、线虫和果蝇等这些物种里，基因基本是均匀分布的但是，在哺乳动物的基因组中，基因不是随机分布的管家基因和组织特异性基因共同聚集在一起在染色体上有基因成簇存在的区域，也有大片的区域只要 无用 存在这些聚集在一起的基因共同介入一样的生化途径，它们具有相近的表示出水平或者表示出形式邻近的基因之所以有相近的表示出水平，是由于他们分享了一样的基因表示出调控单元染色质隔离子作为边界元件，能够使得基因表示出免受邻近区域调控元件的调节作用那么，隔离子两侧的基因在表示出经过中能否相互完全互不影响？我们以人类基因组为研究对象，以隔离子两侧邻近基因的表示出水平为切入点，分析了隔离子两侧邻近基因的共表示出趋势 材料和方式方法 研究材料 人类基因组数据 源自的人类基因组数据库包含基因所在的染色体、基因起点、基因终点和所在正负链等信息该数据库包含了条常染色体和两条性染色体我们只选取条常染色体上的基因数据，去除原始数据库中的假基因等不适宜本研究的数据后，最终挑选得到个基因数据信息 隔离子数据 选取了等年构建的人类隔离子数据库 数据文件包含个隔离子，经过初步挑选，数据库中保存了个隔离子数据文件中的每一个隔离子信息都显示了与隔离子相邻的基因有些隔离子标注了和端的相邻基因；有些只标注了端相邻基因；有些只标注了端相邻基因；有些隔离子两侧没有相邻基因标注我们根据以上与隔离子相邻基因的标注信息，将隔离子分为四组每组隔离子的总量和位于常染色体隔离子的数量见表由于我们将分析隔离子两侧基因共表示出关系，因而在隔离子两侧均有基因标注的第一组数据被保存文中提到的隔离子两侧邻近基因指的是与隔离子相邻的和端基因，这两个基因作为基因对，进行共表示出研究 研究方式方法 基因表示出水平 基因表示出是从到再到蛋白质的经过，基因表示出水平能够通过该基因转录的含量来衡量在转录经过中，介入转录的聚合酶和一些辅助因子起主要作用在真核生物的三种聚合酶中，又以聚合酶的作用最大，编码蛋白质基因的转录遭到该聚合酶的调控因而我们将根据转录区域的平均含量衡量基因的表示出水平下载数据。在数据库的基础上，通过下面三步实现对基因表示出水平的计算整理原始数据库中以核小体为单位的在染色体上的位置信息，该数据库共包含个核小体数据整合该数据库和人基因组数据库，明确某一基因转录区范围内数据信息，即挑选位于基因转录区域内的核小体数据计算每一基因转录区域内的核小体数据平均值，即该基因的表示出水平经过上述三个步骤，我们共计算了个基因的表示出水平 相关分析 研究两个变量的关系能够采用回归和相关的分析统计方式方法假如两个变量间关系属于因果关系，一般采用回归来研究假如两个变量是平行关系，则采用相关方式方法来研究在相关分析中，两个变量没有自变量和因变量的区别相关分析只能研究两个变量之间相关程度和性质由于隔离子两侧邻近基因表示出水平的关系是平行的，不存在一个随另一个变化的情况因而，应用相关分析来研究两个基因表示出水平之间的关系是适宜的 结果 隔离子两侧邻近基因表示出水平的相关性 在将人基因数据库和隔离子数据库整合之后，共挑选出两侧都有邻近基因此且基因名字没有重复的隔离子个然后，将基因表示出数据信息以一样基因名称为基准融合到该数据库中此时，该数据库中每条记录信息包括隔离子起始和终止点、隔离子两侧邻近基因的名称、两侧基因所在链的信息 链还是 链、基因的表示出水平以及基因的长度等由于基因的转录方向都是 ，所以位于正链的基因数据库中该基因的标注为 的转录方向与位于负链基因数据库中该基因的标注为 转录方向正好相反为了研究隔离子两侧邻近基因表示出水平的相关性，首先根据隔离子两侧邻近基因的转录方向基因所在链是 或者 ，将隔离子分为四种： 个、 个、 个和 个华而不实 和 隔离子两侧邻近基因转录方向一样； 和 隔离子两侧邻近基因转录方向相反然后，针对每一种隔离子，根据隔离子端基因的表示出水平，又将隔离子分成五类：类表示出水平最高、类表示出水平较高、类表示出水平居中、类表示出水平较低和类表示出水平最低对于每种隔离子，在根据端基因的表示出水平分成五类的基础上，计算每一类与同一隔离子邻近的端基因的表示出水平图至图中的每一图显示了根据端基因表示出水平构建的五类隔离子邻近的端基因的表示出水平在柱状图中，深色图柱表示端基因表示出水平；淡色图柱表示端基因表示出水平 图和图显示，随着隔离子端基因表示出水平的降低，端基因的表示出水平同样减低而图和图显示，随着隔离子端基因表示出水平的降低，端基因的表示出水平没有显示出相对明显的变化趋势表从相关系数的角度表示清楚了隔离子两侧基因表示出的相关关系当隔离子两侧基因同时位于 链，皮尔逊相关系数 ，为；当隔离子两侧基因同时位于 链，皮尔逊相关系数为；当隔离子两侧邻近基因位于不同链时，表示出水平的相关性不显着可见，隔离子两侧邻近基因转录方向一样时，表示出水平呈现显着的正相关；转录方向相反时，表示出水平没有显着的关联性同时，我们根据隔离子端基因的表示出水平进行了类似的工作，得到的结论一样 隔离子每侧邻近基因的长度与表示出水平的关联关系 等的研究显示，酵母基因长度和表示出水平是反关联的基因越短表示出水平越高；基因越长表示出水平越低那么人类隔离子每一侧邻近基因表示出水平与该基因长度之间的关系能否也符合这一规律？ 表显示，不管是与隔离子邻近的端基因还是端基因，表示出水平和基因长度之间都是负相关的即基因越长，表示出水平越低；基因越短，表示出水平越高这一研究结果与文献报道的关于基因表示出水平与长度关系的结果吻合根据转录方向分成的四类中，每一类的基因和基因的表示出水平和基因长度都是负相关，这种基因长度与表示出水平的负相关不会由于隔离子的存在和基因本身的转录方向而改变 隔离子两侧基因长度的关联性 进一步分析了隔离子两侧邻近基因的基因长度之间的关联，见表发现隔离子两侧的基因同时位于 链时，基因长度之间的皮尔逊相关系数为；隔离子两侧的基因同时位于 链时，基因长度之间的皮尔逊相关系数为；隔离子两侧的基因位于不同链时，基因长度之间的皮尔逊相关系数接近这讲明基因转录方向一样时，隔离子两侧的基因长度关联强，否则关联性弱；两侧邻近基因同时位于 链时，它们之间的关联性最强 讨论 真核染色质由功能独立的构造域组成，构造域中存在边界复合物即隔离子，它能够阻断加强子激活位于其邻近构造域内的启动子，进而抑制不正确的加强子和启动子之间的互相作用这就是讲，隔离子在生物体内的实际功能是既能够作为染色质的构造组分，又能够起到转录调控作用在基因转录的经过中，相邻的基因可能被定位于染色质的同一区域，而有更多的时机共享一样的启动子或者调节元件而被共调节或者共表示出分析隔离子两侧邻近基因的共表示出趋势后发现，隔离子每一侧的基因长度和表示出水平之间是反关联关系，这一关系不受邻近的隔离子的影响并且，隔离子两侧邻近基因同时位于正链或者负链时，或者讲基因的转录方向一样时，隔离子两侧基因表示出水平的相关性较强否则，表示出水平关联不显着这一研究结果并没有显示出隔离子对于与之相邻的基因表示出具有屏障作用假如隔离子能够发挥屏障作用，那么不管隔离子两侧的基因转录方向怎样，它们的表示出水平之间应该没有显着的相关性或相关性很弱人类隔离子可能大多数发挥了加强子阻断作用等的研究显示，根据作用方式的不同，可将隔离子分为两类，即起加强子阻断作用的隔离子和起屏障作用的隔离子当前发现的大多隔离子为起加强子阻断作用的隔离子，能够作为染色质构造组分和转录调控因子起屏障作用的隔离子主要在酵母中发现的假如大多数隔离子发挥了加强子阻断作用，那么转录方向一样的与隔离子邻近的两个基因可能分享启动子在这样一个启动子存在的情况下，与该启动子互相作用的加强子可能位于隔离子的同侧，使得隔离子发挥不了加强子阻断作用，所以隔离子两侧邻近基因表示出水平相关我们的研究结果已经显示，转录方向一样的基因表示出水平正关联显着而转录方向相反的基因的转录遭到隔离子两侧两个位置不同的启动子的调控，这两个启动子一个靠近隔离子，一个远离隔离子固然加强子对于启动子的作用不具有专一性，但是加强子的位置比拟灵敏，能够位于基因上游或者下游由于上述原因，所以这类隔离子有更大的可能性位于启动子和加强子之间，发挥本身对于隔离子两侧邻近基因的表示出调控作用我们的研究结果显示，隔离子两侧转录方向相反的基因，表示出水平相关性不显着讲明对于这两个基因，隔离子可能发挥了它的加强子阻断作用 以下为参考文献： ， ， ， ，： 朱玉贤分子生物学北京：高等教育出版社，： ， ， ： ， ，： ， ： ，： ， ，： ， ， ，： ， ，： ， ，： ， ， ： ，： ， ， ， ，： 杜荣骞生物统计学北京：高等教育出版社，： ， ，： ， ，：