模式原生动物嗜热四膜虫DNA复制起点的鉴定及其特征分析

Study of DNA replication origins identification is absent in protozoa, and there are some disadvantages of the genome-wide DNA replication origin identification methods. Focusing on these questions, this project will identify the DNA replication origins in model protozoa Tetrahymena thermophila, and analyze their characters by detecting the ssDNA in H3K27me1 deficient cells using high-throughput sequencing techniques and bioinformatics methods. The implementation of this project will not only fill the gap in related field and enhance the understanding of eukaryotic DNA replication origins and their characteristics,but also establish a new genome-wide DNA replication origin identification method and give a important reference to similar studies.

针对DNA复制起点的研究在原生动物类群中的缺乏，且一些基于基因组层面的DNA复制起点鉴定方法还存在缺陷这两大问题。本项目提出以模式原生动物嗜热四膜虫为研究对象、以高通量测序和生物信息学技术为主要手段、通过检测组蛋白3第27号赖氨酸单甲基化（H3K27me1）缺陷型细胞中的单链DNA，从而实现对嗜热四膜虫中DNA复制起点的鉴定及其特征分析。项目的实施不仅将填补相关领域的研究空白并增进对真核生物DNA复制起点及其特征的认识，而且将开辟在真核生物中鉴定DNA复制起点的又一新方法，对进行类似研究具有重要的指导意义。

基于模式生物嗜热四膜虫TXR1基因敲除细胞株在生长时期DNA复制受到复制压力产生单链DNA且富集于DNA复制起点区域这一特征，利用基因组重测序测定产生的单链DNA进而鉴定到了嗜热四膜虫生长时期全基因组DNA复制起点6507个，说明四膜虫基因组平均约15.8Kb即需要一个DNA复制起点。为了考察四膜虫DNA复制起点的特征，本研究考察了其与基因分布、基因转录的关系以及DNA复制起点本身的序列特征。同时，为了考察DNA复制起点与核小体及H3K27me1分布关系、从全基因组水平分析得到了四膜虫大、小核核小体分布图并进行了相关性分析。结果表明，四膜虫DNA复制起点富集于AT含量高的区域、富集于基因间区、富集于两个核小体的间区且与poly AT串含量呈正相关。本研究填补相关领域的研究空白并增进对真核生物DNA复制起点及其特征的认识，开辟了在真核生物中鉴定DNA复制起点的又一新方法。