结肠癌甲基化标记的可重复性与功能研究

论文摘要

癌症是一种复杂的多阶段疾病，基因突变、拷贝数的改变、microRNA和表观遗传学等因素的改变都能导致癌症的发生。DNA甲基化是表观遗传学最主要的一种形式，异常的DNA甲基化在癌症的发生过程中起着至关重要的作用。随着高通量技术的发展，DNA甲基化芯片已被广泛地应用于癌症研究中。识别癌症中的异常DNA甲基化基因不仅可以帮助了解癌症发生的生物学机制，且有利于癌症的诊断和治疗。在过去关于生物学标记的研究中，同种癌型的不同实验中发现的生物学标记的交叠比例通常都很低，因此在运用DNA甲基化作为疾病标志前需要对其重复性进行充分的评价。有工作提出虽然基因标记本身不交叠，但是它们可能都影响相同的生物学功能。故在评价差异甲基化基因重复性时，我们认为应考虑基因在生物学功能上的一致性而非表面上的交叠基因所占的比例。另外，已有研究发现癌症中高低甲基化是相互独立的过程，但是基因启动子区域的异常低甲基化的生物学功能还不明确，所以我们分开研究高低甲基化作用的功能差异。本文首先从位点和基因两个层面，对两套结肠癌甲基化数据找到的差异甲基化基因重复性评价，发现直接的差异甲基化标记重复性不高，但是它们的改变方向高度一致；接着，我们从功能的角度出发，设计了功能重复性指标POE值评价差异甲基化基因列表的可重复性，发现差异甲基化基因具有高度的功能可重复性，该结果说明在功能水平上评估差异甲基化基因的一致性具有合理性；最后，通过对高低甲基化基因富集功能的比较，我们发现结肠癌基因组中的高甲基化基因主要影响发育过程，而低甲基化基因则主要影响免疫和应激反应。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 DNA 甲基化概述
• 1.1.1 DNA 甲基化的分子机制
• 1.1.2 DNA 甲基化的生物学意义
• 1.2 全基因组 DNA 甲基化研究
• 1.2.1 DNA 甲基化的检测原理
• 1.2.2 全基因组甲基化分析方法
• 1.3 基因芯片研究存在的问题
• 1.4 论文研究的目的和意义
• 1.5 本论文各部分的主要内容
• 第二章 重复性模型建立与功能分析方法
• 2.1. 数据描述及相关数据库介绍
• 2.1.1 结肠癌甲基化谱数据
• 2.1.2 功能注释数据
• 2.1.3 持家基因、组织特异性基因及细胞因子
• 2.1.4 Gene Expression Omnibus （GEO） 数据库
• 2.1.5 The Cancer Genome Atlas（TCGA）数据库
• 2.1.6 Gene Ontology （GO）数据库
• 2.2 差异甲基化基因筛选和重复性评价
• 2.2.1 差异甲基化基因筛选
• P 评价指标'>2.2.2 POG 及 POG_P评价指标
• 2.3 功能富集及重复性分析
• 2.3.1 功能富集
• 2.3.2 功能重复性评价
• 2.4 高低甲基化特异功能筛选
• 2.5 本章小结
• 第三章 重复性及功能分析结果
• 3.1 结肠癌中差异甲基化基因的重复性
• 3.2 结肠癌中甲基化功能的重复性评价
• 3.3 结肠癌中高甲基化特异的功能和低甲基化特异功能
• 3.4 本章小结
• 第四章 总结与讨论
• 4.1 结论
• 4.2 讨论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间研究成果
• 附录