[發明專利]確定預定物種的基因表達和甲基化修飾調控的關系的方法

有效

• 申請號: 201710145929.7
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN108509769B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 張德強;次東;宋躍朋
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: G16B20/00
• 分類號: G16B20/00;G16B40/00;G16B50/10
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙天月

本發明公開了確定預定物種的基因表達和甲基化修飾調控的關系的方法，其包括：(1)以預定物種的父本、母本及其子代樣本作為待測樣本，并進行重亞硫酸鹽全基因組甲基化測序；(2)確定子代樣本中所有胞嘧啶位點以及包含胞嘧啶位點的讀段；(3)確定所述包含胞嘧啶位點的讀段中屬于等位基因序列的讀段；(4)確定每對目的讀段的表觀基因型；(5)將目的片段進行基因歸類；(6)統計各基因包含的目的片段數目、三種表觀基因型的比率，并獲得各基因的表達量信息；(7)劃分出多種候選基因組合；(8)進行皮爾遜相關性分析；(9)篩選目標基因組合；(10)進行多元線性回歸。由此能夠有效確定預定物種的基因表達和甲基化修飾調控的關系。

技術領域

本發明涉及分子遺傳技術領域，具體涉及表觀遺傳調控技術領域，更具體地，涉及確定預定物種的基因表達和甲基化修飾調控的關系的方法。

背景技術

基因表達受到多維度因素調節，十分復雜。而將單調控因素從多維因素調控網絡剝離，構建其影響基因表達的數學模型，進而確定該單調控因素對于基因表達調控的影響，對于表觀遺傳調控研究意義重大。其中，DNA甲基化是非常重要的表觀遺傳調控因素，因而，構建某物種的DNA甲基化影響基因表達的數學模型，并確定該物種基因表達和甲基化修飾調控的關系，至關重要。

然而，目前，尚無確定預定物種基因表達和甲基化修飾調控的關系的報道。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種能夠有效構建預定物種的DNA甲基化影響基因表達的數學模型，并確定該物種基因表達和甲基化修飾調控的關系的手段。

需要說明的是，本發明是基于發明人的下列發現和工作而完成的：

已知基因表達受到多維度因素調節，十分復雜，將單調控因素從多維因素調控網絡剝離難度極大，而DNA甲基化又具有高度可變性，因而，將DNA甲基化從多維因素調控網絡剝離，并構建基因表達與甲基化修飾調控關系的數學模型，難度非常大。

因而，發明人進行了一系列的科學研究和實驗探索。最終，發明人在多種實驗設計中，驚喜地發現了一種最為科學有效的確定預定物種基因表達和甲基化修飾調控的關系的方法：利用發明人首創的胞嘧啶位點表觀基因型分型方法獲得子代樣本的胞嘧啶片段分型數據；基于胞嘧啶片段分型數據的數量進行多種分組，并針對各組，對各表觀基因型與基因表達量做皮爾遜相關性分析，并篩選過濾各組的數據，找到在同一數據點時三種表觀基因型同時與基因表達量極顯著的分組，選擇P值最小的一組數據；數據經過過濾篩選之后，將最顯著的一組數據進行線性回歸數學建模，以便得到可計算的基因表達受甲基化修飾調控關系的數學模型，從而可有效確定預定物種基因表達和甲基化修飾調控的關系。

進而，在本發明的一個方面，本發明提供了一種確定預定物種的基因表達和甲基化修飾調控的關系的方法。根據本發明的實施例，該方法包括以下步驟：

(1)以所述預定物種的父本、母本及其子代樣本作為待測樣本，并對所述待測樣本進行重亞硫酸鹽全基因組甲基化測序，以便分別獲得父本、母本及其子代樣本的測序數據，其中各測序數據均由多個讀段組成；

(2)將所述子代樣本的測序數據與參考基因組進行比對，以便確定所述子代樣本中的所有胞嘧啶位點以及包含胞嘧啶位點的讀段；

(3)針對所述子代樣本的包含胞嘧啶位點的讀段，對各胞嘧啶位點均進行位點上下游Call SNPs檢測，以便確定所述子代樣本的包含胞嘧啶位點的讀段中屬于等位基因序列的讀段，并將每屬于等位基因序列的兩個讀段作為一對目的讀段；

(4)將所述子代樣本的各目的讀段分別與父本和母本的測序數據進行比對，以便確定每一對目的讀段的兩個讀段的親本來源，并基于每對目的讀段的胞嘧啶甲基化信息，確定每對目的讀段的表觀基因型，