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

單選題A11.以下關(guān)于組蛋白修飾的說法正確的是答案：(A)A:負二項分布模型可為組蛋白修飾峰值探測提供背景分布B:ChIP-seq實驗測定的組蛋白修飾標簽分布即組蛋白修飾的分布C:基于ChIP的實驗均需事先設(shè)計探針D:細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分布C:CpG島二核苷酸之間距離的背景分布是負二項分布D:比隨機出現(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)測算法的是答案：(B)A:CpGclusterB:CpGProDC:CpG-MID:CpGfinder

單選題A15.以下實驗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甲基化檢測技術(shù)的選擇策略的說法，不正確的答案：(C)A:對人或鼠等哺乳動物的測定看起來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:對人或鼠等哺乳動物的甲基化DNA的親和純化也是有挑戰(zhàn)的C:對于包含重復(fù)序列含量較多的較大基因組，直接的重亞硫酸鹽測序是可行的D:對于一個較小的重復(fù)序列較少的基因組例如擬南芥，對重亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化的DNA實施直接測序是很好的選擇

單選題A17.下列關(guān)于重亞硫酸實驗的說法不正確的是答案：(A)A:重亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化的DNA在經(jīng)過PCR擴增后得以轉(zhuǎn)變?yōu)轼B嘧啶B:重亞硫酸鹽會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擴增克隆變成胸腺嘧啶T產(chǎn)生T：A配對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，這種差異可以進一步用DNA測序的方法進行測定

單選題A18.較好的預(yù)測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:提高運行效率

單選題A19.下列關(guān)于CpG島的說法正確的是答案：(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.基于窗口滑動法的CpG島預(yù)測的缺點不包括答案：(B)A:CpG島的起始點一般不是CpG雙核苷酸B:識別的CpG島的數(shù)目較多C:預(yù)測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)測算法難以克服的一個缺陷是答案：(D)A:預(yù)測的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島尚無有效的定義D:CpG島的特定的定義很難適應(yīng)各個物種

單選題A113.下列實驗方法中不是檢測DNA甲基化的高通量方法的是答案：(D)A:Solexa測序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分析工具的特點是答案：(C)A:冗余標簽去除B:使用泊松分布建模C:使用局部分布計算P值D:可以為探測的峰估計錯誤發(fā)現(xiàn)率FDR的經(jīng)驗值

單選題A115.下列數(shù)學(xué)分布估計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阻礙它的切割，而MspⅠ只會受到CpG環(huán)境外的胞嘧啶甲基化的阻礙B:McrBC能對DNA的非甲基化位點進行識別而切割，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.以下實驗方法不能測定DNA甲基化數(shù)據(jù)的是答案：(C)A:SNP芯片B:Illumina測序C:westernblotD:454測序

單選題A118.以下關(guān)于組蛋白修飾特點的說法，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附近呈對稱分布D:H3K27me是激活性的組蛋白修飾

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

單選題A120.下列關(guān)于DNA甲基化的說法正確的是答案：(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:只有哺乳動物基因組有DNA甲基化

名詞解釋題21.計算表觀遺傳學(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)和基因表達譜在細胞代問傳遞的遺傳現(xiàn)象的一門科學(xué)。計算表觀遺傳學(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?；?、磷酸化、聚ADP核糖酰化，以及泛素化等化學(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)別并在哺乳動物發(fā)育與生長中起重要作用的一種表觀遺傳學(xué)機制。)

簡答題26.簡述印記基因的大致預(yù)測方法。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；去除無信息量的特征。(5)使用訓(xùn)練好的模型對未知基因進行預(yù)測。)

簡答題27.簡述ChIP-chip和ChIP-seq在測定組蛋白修飾中的差別。答案：(ChIP-chip是基于熒光檢測的定性技術(shù)，而非定量的方法；ChlP-seq技術(shù)是下一代無偏的定量化技術(shù)。對全基因組組蛋白修飾的檢測，ChlP-seq花費較少，ChIP-chip花費較大；ChIP-chip由于技術(shù)限制不能覆蓋全基因組，需事先設(shè)計探針；而ChlP-seq可覆蓋基因組80%的序列，無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，對分析平臺的性能如內(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，對分析平臺的性能要求很低。)

簡答題28.簡單介紹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序列的靶點上而阻礙轉(zhuǎn)錄。(2)DNA甲基化識別染色質(zhì)標記：DNA甲基化可以通過識別活性染色質(zhì)標記而阻止轉(zhuǎn)錄的進行。(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：啟動子區(qū)域內(nèi)的CpG甲基化會通過影響基因轉(zhuǎn)錄起始位點附近的核小體定位，進而影響這些基因的轉(zhuǎn)錄。)

簡答題29.簡單介紹實驗室中常用的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)切酶可以同時用于構(gòu)建甲基化DNA文庫和非甲基化DNA文庫。最常用的限制性酶是HpaⅡ和MspⅠ，它們可以識別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阻礙它的切割，而MspⅠ只會受到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DNA的甲基化位點進行識別而切割，可以將兩個甲基化的胞嘧啶之間的片段剪切出來，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擴增克隆變成胸腺嘧啶T產(chǎn)生T：A配對，而對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，這種差異可以進一步用DNA測序的方法進行測定。(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，結(jié)合甲基化的CpG位點。需要從大腸埃希菌中提取表達的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別甲基化胞嘧啶的單克隆抗體來提取甲基化的DNA。)

簡答題30.試述計算表觀基因組學(xué)的主要研究目標。答案：(發(fā)現(xiàn)一組特定生物學(xué)作用的基因組區(qū)域(例如實驗定位的增強子，表觀遺傳調(diào)控的熱點或表現(xiàn)出疾病異常的位點)和從公共數(shù)據(jù)庫中得到大量的基因組注釋數(shù)據(jù)的新的關(guān)聯(lián)；評價是否可能鑒別具有相似作用的額外區(qū)域，而不必進行進一步的實驗。)

簡答題31.基于基因組特征識別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)模實驗數(shù)據(jù)中取得DNA甲基化數(shù)據(jù)。(2)屬性計算：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、預(yù)測的DNA結(jié)構(gòu)和重復(fù)元件等。大部分的屬性以頻率或數(shù)值分數(shù)的形式體現(xiàn)，并進行標準化。(3)特征選擇：統(tǒng)計學(xué)檢驗可以確定在兩類CpG島中顯著差異的屬性。首先使用非參數(shù)的Wilcoxon秩和檢驗比較所有屬性在CpG島的差異程度。然后，使用方差分析計算所有CpG島的擴展區(qū)域的屬性差異。顯著性閾值使用Bonferroni多重檢驗方法進行調(diào)整，即整體的錯誤率在1%以下。(4)使用模型預(yù)測：使用機器學(xué)習算法有兩個目的，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)，另一個是預(yù)測新的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等軟件平臺所實現(xiàn)，可以方便地調(diào)用。(5)實驗驗證：使用訓(xùn)練集中未出現(xiàn)的CpG島進行模型評價。)

簡答題32.簡述組蛋白修飾與DNA甲基化對基因轉(zhuǎn)錄的影響。答案：((1)基因啟動子附近的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)啟動子區(qū)域的組蛋白修飾影響轉(zhuǎn)錄?；钚缘男揎棿龠M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基因轉(zhuǎn)錄和印記均有作用。(4)干細胞中染色質(zhì)二價結(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，二價結(jié)構(gòu)域發(fā)生挖掘，成體細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。)

簡答題33.簡述基因組范圍的DNA甲基化檢測方法的優(yōu)缺點。答案：((1)Illumina磁珠陣列：一種定量的方法，可對多達96個樣品同時進行快速地分析。但需要設(shè)計引物文庫，目前只能同時分析少量的位點。(2)Affymetrix：優(yōu)點為探針密度大，支持物種多，可定制，且價格合理。但短寡核苷酸噪聲大，定制芯片費用昂貴。(3)NimbleGen微陣列：長寡核苷酸探針產(chǎn)生更純凈的數(shù)據(jù)，定制芯片不昂貴，價格合理。缺點是較Affymetrix芯片的探針密度小。(4)Agilent微陣列：長寡核苷酸探針產(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測序：高度定量化，無須雜交，可并行測定基因型信息。是下一代的測序技術(shù)，需要購買昂貴的儀器或服務(wù)。)

簡答題34.列舉幾個改進CpG島預(yù)測的常用方法。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，對重疊的CpG島進行合并。(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。)

簡答題35.試述組蛋白修飾峰值探測的一般原理。