真核模式生物核小體分布參數模型分析

豐繼華, 郭亞茹, 牟 錦, 黃月月， 劉 珂， 范力棟

(云南民族大學 電氣信息工程學院, 昆明 650504)

在生物遺傳和進化過程中，除了以DNA編碼為代表的“硬”遺傳物質外，還存在著另一種重要的“軟”遺傳物質，即基因組中的功能性蛋白質及其化學修飾。以染色體為例，其在微觀上組織得井然有序，使得DNA序列在空間結構上非常緊湊，但又互不干擾，尤其是一些重要的編碼片段會受到特殊“保護”。基因組實現這些功能主要依賴于一種染色質基本亞基——核小體(Nucleosome)[1]。

核小體在基因組中擔負著兩個重要作用[2]：1)壓縮和折疊DNA，以適應細胞核空間的大小；2)限制DNA的易接近性。細胞廣泛利用后一種功能來調控代謝過程，其中一個關鍵步驟是通過核小體定位對基因表達進行精細的調節(jié)[3-4]。核小體沿DNA的定位控制了遺傳信息傳遞和獲取，僅相隔幾個核苷酸的替代位置就可能對基因表達產生深遠的影響。因此，核小體作為染色體的基本單元，被認為是影響表觀遺傳狀態(tài)的主要驅動因素。然而，單細胞生物和多細胞生物核小體在結構上的差異性仍然不明確[5-6]，影響了對基因組的認識進程。因此，如何定量獲取核小體空間尺度特征尤為迫切。

研究發(fā)現，真核生物基因轉錄起始區(qū)域的核小體分布具有高度保守性[7-8]。無論是單細胞的酵母，還是屬于高級哺乳動物的人類，其核小體在基因轉錄區(qū)和編碼區(qū)的定位圖譜總體上都呈現出一種周期性振蕩衰減趨勢[9-10]。但深入觀察后會發(fā)現：不同物種的核小體占位圖譜在細節(jié)上是有明顯差別的，這種差異性可能代表了物種在染色質結構和功能上的進化印跡[11]。……