高通量DNA甲基化测序数据的处理及功能基因组区域识别研究

项目名称： 高通量DNA甲基化测序数据的处理及功能基因组区域识别研究

项目编号： No.61203262

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 自动化学科

项目作者： 苏建忠

作者单位： 哈尔滨医科大学

项目金额： 27万元

中文摘要： DNA甲基化是重要的表观遗传修饰之一，在调控基因表达、维持基因组稳定性、胚胎发育和癌症的发生等方面发挥着至关重要的作用。下一代测序技术与DNA的甲基化依赖的预处理方法结合形成多种DNA甲基化的检测技术，用于全基因组DNA甲基化数据检测，这些高通量DNA甲基化数据的处理和分析是当前表观遗传学研究领域中急需解决的问题。本项目将开发高通量DNA甲基化数据的标准化处理算法，把原始的测序数据转化成基因组范围内单碱基通量的CpG甲基化谱。基于热点扩增和信息熵理论，开发新算法来精确识别基因组范围内不同甲基化模式的功能区域；基于组合富集算法和方差分析算法，开发新算法筛选多个细胞或组织间统计学显著的差异或特异的甲基化区域，并对识别的功能区域进行序列特征挖掘和功能注释分析。本项目旨在开发处理和分析高通量DNA甲基化数据的系统平台，将成为挖掘和分析基因组范围内DNA甲基化模式及表观遗传调控机制的有效工具。

中文关键词： DNA甲基化；重亚硫酸盐转换；甲基化模式；组蛋白修饰；癌症

英文摘要： DNA methylation is an important epigenetic modification that plays a vital role in regulation of transcription and chromatin activity, embryonic development, gene imprinting, maintenance of pluripotency and carcinogenesis. Combining next-generation sequencing technologies with pretreatment approaches of DNA methylation generates several accurate and high-throughput techniques for mapping DNA methylation feasible on a genome-wide scale. The process and analysis high-throughput DNA methylation data for identification of functional regions is urgent to solve an epigenetic problem. The project will develop the normalized algorithms to convert high-throughput DNA methylation data measured by various measuring technologies to methylation level of CpGs at single-base resolution. Furthermore, we develop a novel method to identify the functional regions with different methylation patterns based on the strategy of hotspot extension and the theory of information entropy. For multiple high-throughput methylation data genome-wide, we develop a mixed method by combining a combinational algorithm for the qualitative identification and variance analysis for quantitative evaluation to filter out the differentially or sample-specific methylated regions with statistical significance.Furthermore, we will develop a module to mine th

英文关键词： DNA methylation；Bisulfite Conversion；Methylation pattern；Histone modification；Cancer