本科院校-基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)-生物信息學(xué)-第十三章 計(jì)算表現(xiàn)遺傳學(xué)

本科院校-基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)-生物信息學(xué)-第十三章計(jì)算表現(xiàn)遺傳學(xué)

單選題A11.以下關(guān)于組蛋白修飾的說(shuō)法正確的是答案：(A)A:負(fù)二項(xiàng)分布模型可為組蛋白修飾峰值探測(cè)提供背景分布B:ChIP-seq實(shí)驗(yàn)測(cè)定的組蛋白修飾標(biāo)簽分布即組蛋白修飾的分布C:基于ChIP的實(shí)驗(yàn)均需事先設(shè)計(jì)探針D:細(xì)胞分化前后中組蛋白修飾均得以保持不變

單選題A12.CpGcluster預(yù)測(cè)CpG島的基本假設(shè)是答案：(D)A:CpG島二核苷酸之間距離的背景分布是幾何分布YZB:CpG島二核苷酸之間距離的背景分布是二項(xiàng)分布C:CpG島二核苷酸之間距離的背景分布是負(fù)二項(xiàng)分布D:比隨機(jī)出現(xiàn)CpG二核苷酸之間距離更短的CpG簇即CpG島

單選題A13.基于ChIP-seq的組蛋白修飾分析工具CisGenome不接受的數(shù)據(jù)格式是答案：(C)A:BEDB:ELANDC:MP3D:BAR

單選題A14.下列算法不是CpG島預(yù)測(cè)算法的是答案：(B)A:CpGclusterB:CpGProDC:CpG-MID:CpGfinder

單選題A15.以下實(shí)驗(yàn)方法不能獲得真正意義上的基因組范圍組蛋白修飾數(shù)據(jù)的是答案：(C)A:ChIP-chipB:ChIP-SAGEC:AfymetrixtilingarrayD:ChIP-seq

單選題A16.以下關(guān)于高通量DNA甲基化檢測(cè)技術(shù)的選擇策略的說(shuō)法，不正確的答案：(C)A:對(duì)人或鼠等哺乳動(dòng)物的測(cè)定看起來(lái)最好的方法可能是先提取非甲基化的DNA，然后輔以親和提純或使用限制性酶法B:對(duì)人或鼠等哺乳動(dòng)物的甲基化DNA的親和純化也是有挑戰(zhàn)的C:對(duì)于包含重復(fù)序列含量較多的較大基因組，直接的重亞硫酸鹽測(cè)序是可行的D:對(duì)于一個(gè)較小的重復(fù)序列較少的基因組例如擬南芥，對(duì)重亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化的DNA實(shí)施直接測(cè)序是很好的選擇

單選題A17.下列關(guān)于重亞硫酸實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法不正確的是答案：(A)A:重亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化的DNA在經(jīng)過PCR擴(kuò)增后得以轉(zhuǎn)變?yōu)轼B嘧啶B:重亞硫酸鹽會(huì)將非甲基化的胞嘧啶轉(zhuǎn)化成尿嘧啶，而使甲基化的胞嘧啶保持不變C:重亞硫酸鈉可以把非甲基化的胞嘧啶C轉(zhuǎn)化為尿嘧啶U，再經(jīng)過PCR擴(kuò)增克隆變成胸腺嘧啶T產(chǎn)生T：A配對(duì)D:通過重亞硫酸鈉的處理，甲基化狀態(tài)不同的DNA序列片段就轉(zhuǎn)化為有堿基差異的序列片段，這種差異可以進(jìn)一步用DNA測(cè)序的方法進(jìn)行測(cè)定

單選題A18.較好的預(yù)測(cè)CpG島的方法不需要考慮的因素是答案：(A)A:需要依賴于傳統(tǒng)的CpG島閾值B:考慮到CpG島的異質(zhì)性C:考慮DNA甲基化狀態(tài)D:提高運(yùn)行效率

單選題A19.下列關(guān)于CpG島的說(shuō)法正確的是答案：(C)A:CpG島就是CpG雙核苷酸聚集的區(qū)域B:CpG島不受甲基化C:CpG島甲基化抑制下游基因的轉(zhuǎn)錄D:CpG島易受突變的影響

單選題A110.基于窗口滑動(dòng)法的CpG島預(yù)測(cè)的缺點(diǎn)不包括答案：(B)A:CpG島的起始點(diǎn)一般不是CpG雙核苷酸B:識(shí)別的CpG島的數(shù)目較多C:預(yù)測(cè)和篩選過程依賴于相同的參數(shù)D:多閾值的使用使得參數(shù)空間變得很大

單選題A111.CpG島預(yù)測(cè)算法難以克服的一個(gè)缺陷是答案：(D)A:預(yù)測(cè)的CpG島不從CpG開始B:排除Alu重復(fù)元件C:閾值過于任意D:適合所有物種

單選題A112.下列關(guān)于CpG島的說(shuō)法不正確的是答案：(B)A:CpG島的定義不唯一B:CpG島是甲基化可變區(qū)C:CpG島尚無(wú)有效的定義D:CpG島的特定的定義很難適應(yīng)各個(gè)物種

單選題A113.下列實(shí)驗(yàn)方法中不是檢測(cè)DNA甲基化的高通量方法的是答案：(D)A:Solexa測(cè)序B:Illumina磁珠陣列C:Affymetrix芯片D:電泳

單選題A114.MACS相比于其他ChIP-seq分析工具的特點(diǎn)是答案：(C)A:冗余標(biāo)簽去除B:使用泊松分布建模C:使用局部分布計(jì)算P值D:可以為探測(cè)的峰估計(jì)錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)率FDR的經(jīng)驗(yàn)值

單選題A115.下列數(shù)學(xué)分布估計(jì)組蛋白修飾的背景較好的是答案：(D)A:正態(tài)分布B:F分布C:卡方分布D:泊松分布

單選題A116.下列關(guān)于限制性內(nèi)切酶法的說(shuō)法，不正確的是答案：(A)A:HpaⅡ受甲基化的胞嘧啶的阻礙較大，任何胞嘧啶的甲基化均會(huì)阻礙它的切割，而MspⅠ只會(huì)受到CpG環(huán)境外的胞嘧啶甲基化的阻礙B:McrBC能對(duì)DNA的非甲基化位點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別而切割，從而得到非甲基化的序列片段C:通過限制性內(nèi)切酶特異性地將基因組DNA切割為甲基化和非甲基化的序列片段是發(fā)現(xiàn)功能CpG島的重要手段D:最常用的限制性酶是HpaⅡ和MspⅠ

單選題A117.以下實(shí)驗(yàn)方法不能測(cè)定DNA甲基化數(shù)據(jù)的是答案：(C)A:SNP芯片B:Illumina測(cè)序C:westernblotD:454測(cè)序

單選題A118.以下關(guān)于組蛋白修飾特點(diǎn)的說(shuō)法，正確的答案：(A)A:H3K4me在基因組的分布不均勻B:H3K9me是激活性的組蛋白修飾C:H3K4me的分布均在TSS附近呈對(duì)稱分布D:H3K27me是激活性的組蛋白修飾

單選題A119.下列選項(xiàng)中不能預(yù)測(cè)DNA甲基化的方法的答案：(D)A:支持向量機(jī)B:AdaBoostM1C:C4．5D:主成分分析

單選題A120.下列關(guān)于DNA甲基化的說(shuō)法正確的是答案：(A)A:DNA甲基化主要發(fā)生在CpG二核苷酸中胞嘧啶的第五位碳原子上B:CpG島不受甲基化C:DNA甲基化僅限于CpG環(huán)境中D:只有哺乳動(dòng)物基因組有DNA甲基化

名詞解釋題21.計(jì)算表觀遺傳學(xué)答案：(表觀遺傳學(xué)是研究不涉及DNA序列改變的情況下，DNA甲基化譜、染色質(zhì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)和基因表達(dá)譜在細(xì)胞代問傳遞的遺傳現(xiàn)象的一門科學(xué)。計(jì)算表觀遺傳學(xué)即是把生物信息學(xué)的研究策略和方法應(yīng)用到表觀遺傳學(xué)的研究領(lǐng)域的計(jì)算科學(xué)。)

名詞解釋題22.CpG島答案：(是指CpG二核苷酸傾向于聚集成簇的區(qū)域。)

名詞解釋題23.組蛋白修飾答案：(是指發(fā)生在組蛋白末端組蛋白上的甲基化、乙?；⒘姿峄?、聚ADP核糖?；约胺核鼗然瘜W(xué)修飾。)

名詞解釋題24.DNA甲基化答案：(是一種發(fā)生在DNA序列上的化學(xué)修飾，可以在轉(zhuǎn)錄及細(xì)胞分裂前后穩(wěn)定地遺傳。DNA甲基化是重要的表觀遺傳修飾之一。)

名詞解釋題25.基因組印記答案：(是在母本和父本之間產(chǎn)生功能性區(qū)別并在哺乳動(dòng)物發(fā)育與生長(zhǎng)中起重要作用的一種表觀遺傳學(xué)機(jī)制。)

簡(jiǎn)答題26.簡(jiǎn)述印記基因的大致預(yù)測(cè)方法。答案：((1)尋找特定物種的已知的印記基因列表。(2)篩選潛在的特征，如重復(fù)序列和CpG島等在基因特定區(qū)域(如啟動(dòng)子)的分布情況。(3)利用已知基因的特定區(qū)域的特征譜訓(xùn)練模型，如SVM等。(4)保留有信息量的特征；去除無(wú)信息量的特征。(5)使用訓(xùn)練好的模型對(duì)未知基因進(jìn)行預(yù)測(cè)。)

簡(jiǎn)答題27.簡(jiǎn)述ChIP-chip和ChIP-seq在測(cè)定組蛋白修飾中的差別。答案：(ChIP-chip是基于熒光檢測(cè)的定性技術(shù)，而非定量的方法；ChlP-seq技術(shù)是下一代無(wú)偏的定量化技術(shù)。對(duì)全基因組組蛋白修飾的檢測(cè)，ChlP-seq花費(fèi)較少，ChIP-chip花費(fèi)較大；ChIP-chip由于技術(shù)限制不能覆蓋全基因組，需事先設(shè)計(jì)探針；而ChlP-seq可覆蓋基因組80%的序列，無(wú)須掌握序列和其他信息。從數(shù)據(jù)量及數(shù)據(jù)分析方面考慮，ChIP-seq的通量要遠(yuǎn)大于ChIP-chip數(shù)據(jù)，分析的難度更大，已有的算法難以精確定位染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域，對(duì)分析平臺(tái)的性能如內(nèi)存要求很高；ChIP-chip的數(shù)據(jù)分析可采用一般的已成型的芯片方法，難度較小，對(duì)分析平臺(tái)的性能要求很低。)

簡(jiǎn)答題28.簡(jiǎn)單介紹DNA甲基化在轉(zhuǎn)錄調(diào)控中的作用。答案：(DNA甲基化的發(fā)生與轉(zhuǎn)錄沉默有關(guān)。DNA甲基化參與的許多生物學(xué)過程都可以影響轉(zhuǎn)錄，DNA甲基化主要通過以下四種方式影響基因轉(zhuǎn)錄：(1)DNA甲基化可以直接阻擋轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合到DNA序列的靶點(diǎn)上而阻礙轉(zhuǎn)錄。(2)DNA甲基化識(shí)別染色質(zhì)標(biāo)記：DNA甲基化可以通過識(shí)別活性染色質(zhì)標(biāo)記而阻止轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行。(3)DNA甲基化募集其他蛋白質(zhì)引起染色質(zhì)沉默：DNA甲基化還可以募集甲基化CpG結(jié)合蛋白特異性地結(jié)合到甲基化的CpG位置上，從而介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄沉默過程。(4)DNA甲基化影響核小體定位：?jiǎn)?dòng)子區(qū)域內(nèi)的CpG甲基化會(huì)通過影響基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)附近的核小體定位，進(jìn)而影響這些基因的轉(zhuǎn)錄。)

簡(jiǎn)答題29.簡(jiǎn)單介紹實(shí)驗(yàn)室中常用的DNA甲基化的研究方法和基本原理。答案：((1)限制性內(nèi)切酶法。通過限制性內(nèi)切酶可以同時(shí)用于構(gòu)建甲基化DNA文庫(kù)和非甲基化DNA文庫(kù)。最常用的限制性酶是HpaⅡ和MspⅠ，它們可以識(shí)別CCGG序列模式。HpaⅡ受甲基化的胞嘧啶阻礙較大，任何胞嘧啶的甲基化均會(huì)阻礙它的切割，而MspⅠ只會(huì)受到CpG環(huán)境外的胞嘧啶甲基化的阻礙。在基因組研究中，另外一種有用的酶是McrBC，McrBC能對(duì)DNA的甲基化位點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別而切割，可以將兩個(gè)甲基化的胞嘧啶之間的片段剪切出來(lái)，從而得到非甲基化的序列片段。(2)重亞硫酸鈉法。基本原理是重亞硫酸鈉可以把非甲基化的胞嘧啶C轉(zhuǎn)化為尿嘧啶U，再經(jīng)過PCR擴(kuò)增克隆變成胸腺嘧啶T產(chǎn)生T：A配對(duì)，而對(duì)于甲基化的胞嘧啶重亞硫酸鈉則沒有作用。因此，通過重亞硫酸鈉的處理，甲基化狀態(tài)不同的DNA序列片段就轉(zhuǎn)化為有堿基差異的序列片段，這種差異可以進(jìn)一步用DNA測(cè)序的方法進(jìn)行測(cè)定。(3)親和純化。該方法發(fā)揮甲基化CpG結(jié)合結(jié)構(gòu)域的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合甲基化的CpG位點(diǎn)。需要從大腸埃希菌中提取表達(dá)的MBD結(jié)構(gòu)域，將之提純，用于提取甲基化的DNA片段。相應(yīng)地，也可以使用市售的特異識(shí)別甲基化胞嘧啶的單克隆抗體來(lái)提取甲基化的DNA。)

簡(jiǎn)答題30.試述計(jì)算表觀基因組學(xué)的主要研究目標(biāo)。答案：(發(fā)現(xiàn)一組特定生物學(xué)作用的基因組區(qū)域(例如實(shí)驗(yàn)定位的增強(qiáng)子，表觀遺傳調(diào)控的熱點(diǎn)或表現(xiàn)出疾病異常的位點(diǎn))和從公共數(shù)據(jù)庫(kù)中得到大量的基因組注釋數(shù)據(jù)的新的關(guān)聯(lián)；評(píng)價(jià)是否可能鑒別具有相似作用的額外區(qū)域，而不必進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)。)

簡(jiǎn)答題31.基于基因組特征識(shí)別CpG島甲基化的步驟包括哪些?答案：((1)CpG島數(shù)據(jù)集的獲?。簭囊寻l(fā)表的大規(guī)模實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中取得DNA甲基化數(shù)據(jù)。(2)屬性計(jì)算：匯集了大量和序列直接或間接相關(guān)的DNA屬性，包括DNA序列性質(zhì)和模式、結(jié)構(gòu)、保守元件、基因、SNPs、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)、預(yù)測(cè)的DNA結(jié)構(gòu)和重復(fù)元件等。大部分的屬性以頻率或數(shù)值分?jǐn)?shù)的形式體現(xiàn)，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。(3)特征選擇：統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)可以確定在兩類CpG島中顯著差異的屬性。首先使用非參數(shù)的Wilcoxon秩和檢驗(yàn)比較所有屬性在CpG島的差異程度。然后，使用方差分析計(jì)算所有CpG島的擴(kuò)展區(qū)域的屬性差異。顯著性閾值使用Bonferroni多重檢驗(yàn)方法進(jìn)行調(diào)整，即整體的錯(cuò)誤率在1%以下。(4)使用模型預(yù)測(cè)：使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法有兩個(gè)目的，一是定量化CpG島甲基化和DNA相關(guān)的屬性之間的關(guān)聯(lián)，另一個(gè)是預(yù)測(cè)新的CpG島的甲基化狀態(tài)。常用的判別模型包括AdaBoostM1、C4．5、線性SVM等。這些分類器已經(jīng)被Weka和R等軟件平臺(tái)所實(shí)現(xiàn)，可以方便地調(diào)用。(5)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：使用訓(xùn)練集中未出現(xiàn)的CpG島進(jìn)行模型評(píng)價(jià)。)

簡(jiǎn)答題32.簡(jiǎn)述組蛋白修飾與DNA甲基化對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的影響。答案：((1)基因啟動(dòng)子附近的DNA甲基化阻礙轉(zhuǎn)錄，而基因體的甲基化和轉(zhuǎn)錄速率呈正相關(guān)關(guān)系。(2)啟動(dòng)子區(qū)域的組蛋白修飾影響轉(zhuǎn)錄。活性的修飾促進(jìn)轉(zhuǎn)錄，抑制性的修飾阻礙轉(zhuǎn)錄。組蛋白修飾之間可存在協(xié)同作用。(3)DNA甲基化和特定的組蛋白修飾如H3K4me相互作用，它們之間的平衡或失衡對(duì)基因轉(zhuǎn)錄和印記均有作用。(4)干細(xì)胞中染色質(zhì)二價(jià)結(jié)構(gòu)域(H3K4me3和H3K27me3)定位于分化相關(guān)的基因上。在分化過程中，二價(jià)結(jié)構(gòu)域發(fā)生挖掘，成體細(xì)胞一般只被其中之一的修飾所定位。只被H3K4me3定位的基因是活性的；只被H3K27me3定位的基因是失活的。)

簡(jiǎn)答題33.簡(jiǎn)述基因組范圍的DNA甲基化檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。答案：((1)Illumina磁珠陣列：一種定量的方法，可對(duì)多達(dá)96個(gè)樣品同時(shí)進(jìn)行快速地分析。但需要設(shè)計(jì)引物文庫(kù)，目前只能同時(shí)分析少量的位點(diǎn)。(2)Affymetrix：優(yōu)點(diǎn)為探針密度大，支持物種多，可定制，且價(jià)格合理。但短寡核苷酸噪聲大，定制芯片費(fèi)用昂貴。(3)NimbleGen微陣列：長(zhǎng)寡核苷酸探針產(chǎn)生更純凈的數(shù)據(jù)，定制芯片不昂貴，價(jià)格合理。缺點(diǎn)是較Affymetrix芯片的探針密度小。(4)Agilent微陣列：長(zhǎng)寡核苷酸探針產(chǎn)生更純凈的數(shù)據(jù)。較Affymetrix和NimbleGen芯片的探針密度小得多。(5)Solexa測(cè)序：高度定量化，無(wú)須雜交，可并行測(cè)定基因型信息。是下一代的測(cè)序技術(shù)，需要購(gòu)買昂貴的儀器或服務(wù)。)

簡(jiǎn)答題34.列舉幾個(gè)改進(jìn)CpG島預(yù)測(cè)的常用方法。答案：((1)順序掃描基因組序列，使用CpG島的原始定義判斷是否是CpG島，對(duì)重疊的CpG島進(jìn)行合并。(2)去除包含重復(fù)序列元件的CpG島。(3)放寬原始的CpG島的閾值。(4)基于距離的方法從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度挖掘CpG島。(5)加入功能基因組特征構(gòu)建判別模型。)

簡(jiǎn)答題35.試述組蛋白修飾峰值探測(cè)的一般原理。