信号处理法对YR-黏合染色体模型的研究

【摘要】： 染色体是遗传物质DNA的载体。真核生物的染色体是由DNA、蛋白质和RNA组成的具有多级结构的复杂复合物,它能够将总长1.8米的人类DNA压缩至数微米,其分子结构充满了迷团。 目前已知的染色体的一级结构为146bp的DNA缠绕在组蛋白八聚体上形成直径11nm的核小体,二级结构为核小体螺旋化形成直径30nm的螺线管。30nm螺线管如何进一步形成染色体,目前还不了解。针对螺线管如何形成染色体,目前已有多种染色体模型提出,如超螺旋模型,中心骨架模型,YR-黏合染色体模型等。YR-黏合染色体模型是属于五级结构的染色体模型,它认为染色体的三级结构是由螺线管上的YR结构弯曲螺线管形成JW梯,四级结构是由JW梯上的WYR结构使JW梯折叠形成染色线,五级结构即为染色线螺旋化形成染色体。YR-黏合染色体模型结构合理,可以很好的解释很多遗传现象,如同源染色体联会、多线染色体等。 本研究利用人类基因组计划公布的染色体序列,通过建立染色体的信号模型,利用信号处理的方法来研究染色体序列与其结构的相关性,寻找染色体结构相关序列并为YR-黏合染色体模型提供依据。在染色体信号模型中,采用DNA双链来计算信号值。信号处理方法采用了快速傅立叶转换法进行信号的频谱分析,然后由频谱分析进行周期分析。 通过对随机序列的研究,发现了和染色体结构相关的若干序列,如AG、AAA。这些序列又和YR-黏合染色体模型中YR、WYR结构有很强的相关性,为YR-黏合染色体模型提供了序列方面的依据。 通过对人类启动子序列的分析,发现了一系列和YR-粘合染色体模型相关的启动子序列,如AGGCTGTGGAG、CACTCTCTCTT。这些序列与随机序列与WYR的相关性不同,它们表现出与WYR的无关性,表明WYR与基因在染色体上的分布无关。 我们还发现,在这些结构相关序列中,碱基组合AG、TC所占的比例最高。