泛癌症启动子区DNA甲基化组的深度整合分析(精)/清华大学优秀博士学位论文丛书

启动子区DNA甲基化标 记在基因表达的转录调控中 有着重要地位，本书根据 TCGA的21种癌症的肿瘤组 织和配对正常组织的DNA甲 基化谱，以及其他支持性的 组学数据，在单CpG位点分 辨率下系统性地探究癌症背 景依赖的DNA甲基化紊乱、 肿瘤甲基化组异质性，以及 启动子区DNA甲基化和基因 表达的关系。本书可供高校 和科研院所分子生物学相关 专业的科研人员、学生以及 相关行业的工程技术人员阅 读和参考。

刘阳，清华大学生物学博士，研究方向为生物信息学和系统生物学，擅长单细胞组学、遗传与表观遗传学、多组学整合分析、科学绘图等；曾获国家奖学金、湖北省优秀学士学位论文、清华大学优秀博士学位论文、清华大学“吴冠中”艺术与科学创新奖学金等；就职于首都医科大学附属北京天坛医院国家神经系统疾病临床医学研究中心。

第1章 引言 1.1 问题的提出 1.2 选题背景及意义 1.3 文献综述 1.3.1 基因组DNA甲基化模式 1.3.2 DNA甲基化的设定、维持和去除 1.3.3 DNA甲基化与基因调控的关系 1.3.4 DNA甲基化与其他表观遗传机制的关系 1.3.5 DNA甲基化与癌症等疾病的关系 1.4 研究内容 1.5 本书结构 第2章 数据来源与分析方法 2.1 TCGA数据的收集与处理 2.1.1 数据平台及癌症种类的确定 2.1.2 甲基化数据的处理 2.1.3 基因表达数据的处理 2.1.4 拷贝数目多态性数据的处理 2.1.5 三种数据类型的形式与标签的统一 2.1.6 泛癌症数据的整合 2.2 基于TCGA数据的进一步分析 2.2.1 差异甲基化分析 2.2.2 差异表达分析 2.2.3 TCGA样本的纯度数据来源 2.3 外部数据的收集与处理 2.3.1 碱基保守性数据的收集与处理 2.3.2 染色质免疫共沉淀测序数据的收集与处理 2.3.3 DNaseⅠ测序数据的收集与处理 2.3.4 组蛋白修饰数据的收集与处理 2.3.5 与甲基化有关的特征数据的收集与处理 2.3.6 基因组重复序列 2.3.7 与染色质有关的特征数据的收集与处理 2.4 数据的关联性分析 2.4.1 相同数据或可比数据的相关性分析 2.4.2 不可比数据的相关性分析 2.4.3 集合的相似性 2.4.4 转录调控网络的构建 2.4.5 使用互信息来度量两组数据的关联性 2.5 数据的聚类、降维 2.5.1 距离的计算 2.5.2 聚类分析 2.5.3 层次聚类的可视化与聚簇划分 2.5.4 聚类效果评估及聚簇数目选择 2.5.5 数据降维 2.6 数据可视化 2.6.1 Circos图可视化 2.6.2 热图和树状图 2.6.3 相关矩阵的可视化 2.6.4 三维图可视化 2.6.5 提琴图可视化 2.6.6 雷达图可视化 2.6.7 韦恩图可视化 2.7 基因特征注释与DNA模体检索 2.7.1 基因特征注释 2.7.2 模体数据来源及检索 2.7.3 MEME软件 2.7.4 FIMO软件 2.7.5 HOMER软件 2.8 功能注释与功能富集 2.8.1 转录因子基因的来源与分类 2.8.2 癌症相关基因的来源 2.8.3 对基因列表进行富集 2.8.4 基因本体与生物学通路富集 2.8.5 对基因进行分类 2.9 临床资料处理和生存分析 第3章 基于启动子区DNA甲基化位点的研究 3.1 同一基因的不同CpG位点的模式 3.1.1 同一基因的不同CpG位点的相似性与差异性 3.1.2 同一基因的不同CpG位点组的分析 3.1.3 同一基因的CpG位点聚类的跨癌症比较 3.2 癌症相关基因的甲基化模式的相似性 3.3 启动子区DNA甲基化组的变异 3.3.1 启动子区DNA甲基化组的变异程度在不同癌症中的分布不同 3.3.2 启动子区DNA甲基化组变异程度的跨癌症比较 3.4 高变异启动子区CpG位点的跨癌症比较与生物学意义 3.4.1 高变异启动子区CpG位点的跨癌症比较 3.4.2 高变异启动子区CpG位点所属基因的功能注释与富集 3.4.3 高变异启动子区CpG位点集中在转录因子基因 3.5 DNA甲基化和拷贝数目多态性对基因表达水平的影响的关系 3.5.1 启动子区DNA甲基化与基因表达的相关性 3.5.2 拷贝数目多态性与基因表达的相关性 3.5.3 拷贝数目多态性高变异基因的功能注释与富集 3.5.4 DNA甲基化与拷贝数目多态性对基因表达的互补影响 3.5.5 BRCA中基因表达的两种调控模式的互补影响示例 3.6 基于启动子区DNA甲基化的癌症种类比较 第4章 基于启动子区DNA甲基化组的泛癌症肿瘤重聚类 4.1 泛癌症甲基化相关矩阵初探 4.2 对于聚类位点的选择 4.2.1 选择泛癌症变异程度最大的CpG位点 4.2.2 选择合适的CpG位点数目 4.2.3 去除性染色体CpG位点 4.3 聚类方法与距离的确定 4.3.1 层次聚类中距离的度量和聚类算法的确定 4.3.2 K均值方法聚类的尝试 4.4 聚簇数目的确定 4.4.1 方法一：轮廓宽度法 4.4.2 方法二：分裂图 4.4.3 方法三：甲基化谱稳定原则 4.4.4 方法四：癌症亚型的数目 4.5 泛癌症聚类分析的聚簇比较 4.5.1 不同聚簇的癌症样本组成 4.5.2 不同聚簇的甲基化缺失值的比较 4.5.3 不同聚簇的低表达基因数的比较 4.5.4 不同聚簇的样本纯度比较 4.5.5 不同聚簇的轮廓宽度比较 4.6 其他可视化方法 4.7 每个聚簇的特征CpG位点的鉴别和生物学意义分析 4.7.1 特征CpG位点的鉴别 4.7.2 特征CpG位点的功能富集分析 4.8 与基于二重聚类的泛癌症多组学研究的聚簇结果的比较 4.9 基于泛癌症DNA甲基化组聚类分析的癌症类型汇聚 4.10 基于泛癌症DNA甲基化组聚类分析的癌症亚型区分 4.10.1 不同癌症亚型的样本纯度比较 4.10.2 不同癌症亚型