若干基因調(diào)控信息的檢測(cè)新技術(shù)研究的開題報(bào)告

若干基因調(diào)控信息的檢測(cè)新技術(shù)研究的開題報(bào)告開題報(bào)告一、研究背景及意義隨著基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等生命科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們對(duì)于生物學(xué)中許多復(fù)雜的生命現(xiàn)象認(rèn)識(shí)也越來越深刻。然而，這些技術(shù)也暴露出了我們對(duì)于不同組學(xué)級(jí)別之間轉(zhuǎn)化及其細(xì)節(jié)的不足。特別是，在分子調(diào)控中，我們對(duì)于基因表達(dá)調(diào)控領(lǐng)域的了解則遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。傳統(tǒng)的研究方法往往依賴于RNA所傳遞信息來理解基因表達(dá)的調(diào)控。然而，當(dāng)前研究顯示基因調(diào)控并不僅僅是RNA水平上的變化所能涵蓋的。因此，我們需要新的技術(shù)來檢測(cè)那些更高級(jí)別調(diào)控所涉及的轉(zhuǎn)錄組水平上的變化。針對(duì)這個(gè)問題，一些新技術(shù)如ATAC-seq，ChIP-seq等得到了廣泛關(guān)注。本研究中，我們將著重關(guān)注于現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于基因調(diào)控信息檢測(cè)的問題并通過開發(fā)新的方法和算法，使得這些數(shù)據(jù)的分析和儲(chǔ)存得到更高、更精確的質(zhì)量保證。二、研究?jī)?nèi)容與過程本文計(jì)劃使用ATAC-seq和ChIP-seq技術(shù)，并利用大規(guī)模樣本的測(cè)序數(shù)據(jù)來檢測(cè)基因調(diào)控信息。相比于傳統(tǒng)的RNA-seq技術(shù)而言，先前鮮有開展ATAC-seq或ChIP-seq的測(cè)序研究。本研究將在此基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，進(jìn)而分析大量樣本數(shù)據(jù)并開發(fā)分析工具。本研究包含以下主要研究?jī)?nèi)容：1.數(shù)據(jù)分析：為了更好地分析ATAC-seq和ChIP-seq數(shù)據(jù)，我們將開發(fā)一套完整的分析工具。該工具將針對(duì)大量樣本進(jìn)行自動(dòng)化分析，包含對(duì)不同數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化和可視化的功能。借助該工具，我們可以更方便地定位調(diào)控元件，并分析其在轉(zhuǎn)錄因子和其他基因調(diào)控因素作用下的特征。2.方法開發(fā)：本研究將著重于如何準(zhǔn)確地分析基因調(diào)控信息。我們將把目光投向現(xiàn)有的算法缺陷，試圖改進(jìn)其在實(shí)踐中的可行性和適用性。三、研究計(jì)劃與進(jìn)度安排1.階段一：文獻(xiàn)綜述與工具調(diào)研（1周）本階段將對(duì)目前ATAC-seq和ChIP-seq的方法進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研，提出研究的具體問題和研究方法，以及開發(fā)自動(dòng)化分析工具的思路和框架。2.階段二：數(shù)據(jù)采集和處理及后續(xù)分析（2周）本階段將收集大規(guī)模的ATAC-seq和ChIP-seq數(shù)據(jù)，并進(jìn)行預(yù)處理，包括質(zhì)控過濾和去重等步驟。然后，我們將用引入階段一所提出的工具，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析。3.階段三：算法優(yōu)化和性能比較（2周）由于ATAC-seq和ChIP-seq數(shù)據(jù)有許多缺陷，如信號(hào)噪聲比較高等，為提高基因調(diào)控信息分析的準(zhǔn)確性，我們將在本階段著重試圖優(yōu)化現(xiàn)有算法，調(diào)整參數(shù)等，并對(duì)算法進(jìn)行性能比較。4.階段四：結(jié)果呈現(xiàn)和論文撰寫（1周）本階段將對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行總結(jié)和分析，并制作相應(yīng)的圖表和數(shù)據(jù)可視化結(jié)果。最后，我們將撰寫論文和考慮進(jìn)一步實(shí)施和應(yīng)用該研究。四、預(yù)期成果1.完成一套自動(dòng)化的成熟ATAC-seq和ChIP-seq數(shù)據(jù)分析工具;2.改進(jìn)基本算法，并驗(yàn)證其在大規(guī)模數(shù)據(jù)集中的有效性；3.分析ATAC-seq和ChIP-seq數(shù)據(jù)，挖掘新的基因調(diào)控信息；4.提供一個(gè)全面的基于不同樣本的多組學(xué)數(shù)據(jù)（轉(zhuǎn)錄組、基因組和蛋白質(zhì)組等）分析系統(tǒng)。五、參考文獻(xiàn)1.Buenrostro,J.D.,Wu,B.,Chang,H.Y.andGreenleaf,W.J.(2015)ATAC-seq:amethodforassayingchromatinaccessibilitygenome-wide.CurrProtocMolBiol,109,21–29.2.McLean,C.Y.,Bristor,D.,Hiller,M.,etal.(2010)GREATimprovesfunctionalinterpretationofcis-regulatoryregions.NatBiotechnol,28,495–501.3.Park,P.J.(2009)ChIP-seq:advantagesandchallengesofamaturingtechnology.NatRevGenet,10,669–680.4.Schmid,C.D.,Perier,R.,Praz,V.,etal.(2006)ChIP-Seqdatarevealnucleosomearchitectureofhumanpromoters.Cell