本科院校-基础医学-生物信息学-第十三章 计算表现遗传学

本科院校-基础医学-生物信息学-第十三章计算表现遗传学

单选题A11.以下关于组蛋白修饰的说法正确的是答案：(A)A:负二项分布模型可为组蛋白修饰峰值探测提供背景分布B:ChIP-seq实验测定的组蛋白修饰标签分布即组蛋白修饰的分布C:基于ChIP的实验均需事先设计探针D:细胞分化前后中组蛋白修饰均得以保持不变

单选题A12.CpGcluster预测CpG岛的基本假设是答案：(D)A:CpG岛二核苷酸之间距离的背景分布是几何分布YZB:CpG岛二核苷酸之间距离的背景分布是二项分布C:CpG岛二核苷酸之间距离的背景分布是负二项分布D:比随机出现CpG二核苷酸之间距离更短的CpG簇即CpG岛

单选题A13.基于ChIP-seq的组蛋白修饰分析工具CisGenome不接受的数据格式是答案：(C)A:BEDB:ELANDC:MP3D:BAR

单选题A14.下列算法不是CpG岛预测算法的是答案：(B)A:CpGclusterB:CpGProDC:CpG-MID:CpGfinder

单选题A15.以下实验方法不能获得真正意义上的基因组范围组蛋白修饰数据的是答案：(C)A:ChIP-chipB:ChIP-SAGEC:AfymetrixtilingarrayD:ChIP-seq

单选题A16.以下关于高通量DNA甲基化检测技术的选择策略的说法，不正确的答案：(C)A:对人或鼠等哺乳动物的测定看起来最好的方法可能是先提取非甲基化的DNA，然后辅以亲和提纯或使用限制性酶法B:对人或鼠等哺乳动物的甲基化DNA的亲和纯化也是有挑战的C:对于包含重复序列含量较多的较大基因组，直接的重亚硫酸盐测序是可行的D:对于一个较小的重复序列较少的基因组例如拟南芥，对重亚硫酸盐转化的DNA实施直接测序是很好的选择

单选题A17.下列关于重亚硫酸实验的说法不正确的是答案：(A)A:重亚硫酸盐转化的DNA在经过PCR扩增后得以转变为鸟嘧啶B:重亚硫酸盐会将非甲基化的胞嘧啶转化成尿嘧啶，而使甲基化的胞嘧啶保持不变C:重亚硫酸钠可以把非甲基化的胞嘧啶C转化为尿嘧啶U，再经过PCR扩增克隆变成胸腺嘧啶T产生T：A配对D:通过重亚硫酸钠的处理，甲基化状态不同的DNA序列片段就转化为有碱基差异的序列片段，这种差异可以进一步用DNA测序的方法进行测定

单选题A18.较好的预测CpG岛的方法不需要考虑的因素是答案：(A)A:需要依赖于传统的CpG岛阈值B:考虑到CpG岛的异质性C:考虑DNA甲基化状态D:提高运行效率

单选题A19.下列关于CpG岛的说法正确的是答案：(C)A:CpG岛就是CpG双核苷酸聚集的区域B:CpG岛不受甲基化C:CpG岛甲基化抑制下游基因的转录D:CpG岛易受突变的影响

单选题A110.基于窗口滑动法的CpG岛预测的缺点不包括答案：(B)A:CpG岛的起始点一般不是CpG双核苷酸B:识别的CpG岛的数目较多C:预测和筛选过程依赖于相同的参数D:多阈值的使用使得参数空间变得很大

单选题A111.CpG岛预测算法难以克服的一个缺陷是答案：(D)A:预测的CpG岛不从CpG开始B:排除Alu重复元件C:阈值过于任意D:适合所有物种

单选题A112.下列关于CpG岛的说法不正确的是答案：(B)A:CpG岛的定义不唯一B:CpG岛是甲基化可变区C:CpG岛尚无有效的定义D:CpG岛的特定的定义很难适应各个物种

单选题A113.下列实验方法中不是检测DNA甲基化的高通量方法的是答案：(D)A:Solexa测序B:Illumina磁珠阵列C:Affymetrix芯片D:电泳

单选题A114.MACS相比于其他ChIP-seq分析工具的特点是答案：(C)A:冗余标签去除B:使用泊松分布建模C:使用局部分布计算P值D:可以为探测的峰估计错误发现率FDR的经验值

单选题A115.下列数学分布估计组蛋白修饰的背景较好的是答案：(D)A:正态分布B:F分布C:卡方分布D:泊松分布

单选题A116.下列关于限制性内切酶法的说法，不正确的是答案：(A)A:HpaⅡ受甲基化的胞嘧啶的阻碍较大，任何胞嘧啶的甲基化均会阻碍它的切割，而MspⅠ只会受到CpG环境外的胞嘧啶甲基化的阻碍B:McrBC能对DNA的非甲基化位点进行识别而切割，从而得到非甲基化的序列片段C:通过限制性内切酶特异性地将基因组DNA切割为甲基化和非甲基化的序列片段是发现功能CpG岛的重要手段D:最常用的限制性酶是HpaⅡ和MspⅠ

单选题A117.以下实验方法不能测定DNA甲基化数据的是答案：(C)A:SNP芯片B:Illumina测序C:westernblotD:454测序

单选题A118.以下关于组蛋白修饰特点的说法，正确的答案：(A)A:H3K4me在基因组的分布不均匀B:H3K9me是激活性的组蛋白修饰C:H3K4me的分布均在TSS附近呈对称分布D:H3K27me是激活性的组蛋白修饰

单选题A119.下列选项中不能预测DNA甲基化的方法的答案：(D)A:支持向量机B:AdaBoostM1C:C4．5D:主成分分析

单选题A120.下列关于DNA甲基化的说法正确的是答案：(A)A:DNA甲基化主要发生在CpG二核苷酸中胞嘧啶的第五位碳原子上B:CpG岛不受甲基化C:DNA甲基化仅限于CpG环境中D:只有哺乳动物基因组有DNA甲基化

名词解释题21.计算表观遗传学答案：(表观遗传学是研究不涉及DNA序列改变的情况下，DNA甲基化谱、染色质结构状态和基因表达谱在细胞代问传递的遗传现象的一门科学。计算表观遗传学即是把生物信息学的研究策略和方法应用到表观遗传学的研究领域的计算科学。)

名词解释题22.CpG岛答案：(是指CpG二核苷酸倾向于聚集成簇的区域。)

名词解释题23.组蛋白修饰答案：(是指发生在组蛋白末端组蛋白上的甲基化、乙酰化、磷酸化、聚ADP核糖酰化，以及泛素化等化学修饰。)

名词解释题24.DNA甲基化答案：(是一种发生在DNA序列上的化学修饰，可以在转录及细胞分裂前后稳定地遗传。DNA甲基化是重要的表观遗传修饰之一。)

名词解释题25.基因组印记答案：(是在母本和父本之间产生功能性区别并在哺乳动物发育与生长中起重要作用的一种表观遗传学机制。)

简答题26.简述印记基因的大致预测方法。答案：((1)寻找特定物种的已知的印记基因列表。(2)筛选潜在的特征，如重复序列和CpG岛等在基因特定区域(如启动子)的分布情况。(3)利用已知基因的特定区域的特征谱训练模型，如SVM等。(4)保留有信息量的特征；去除无信息量的特征。(5)使用训练好的模型对未知基因进行预测。)

简答题27.简述ChIP-chip和ChIP-seq在测定组蛋白修饰中的差别。答案：(ChIP-chip是基于荧光检测的定性技术，而非定量的方法；ChlP-seq技术是下一代无偏的定量化技术。对全基因组组蛋白修饰的检测，ChlP-seq花费较少，ChIP-chip花费较大；ChIP-chip由于技术限制不能覆盖全基因组，需事先设计探针；而ChlP-seq可覆盖基因组80%的序列，无须掌握序列和其他信息。从数据量及数据分析方面考虑，ChIP-seq的通量要远大于ChIP-chip数据，分析的难度更大，已有的算法难以精确定位染色质结构域，对分析平台的性能如内存要求很高；ChIP-chip的数据分析可采用一般的已成型的芯片方法，难度较小，对分析平台的性能要求很低。)

简答题28.简单介绍DNA甲基化在转录调控中的作用。答案：(DNA甲基化的发生与转录沉默有关。DNA甲基化参与的许多生物学过程都可以影响转录，DNA甲基化主要通过以下四种方式影响基因转录：(1)DNA甲基化可以直接阻挡转录因子结合到DNA序列的靶点上而阻碍转录。(2)DNA甲基化识别染色质标记：DNA甲基化可以通过识别活性染色质标记而阻止转录的进行。(3)DNA甲基化募集其他蛋白质引起染色质沉默：DNA甲基化还可以募集甲基化CpG结合蛋白特异性地结合到甲基化的CpG位置上，从而介导转录沉默过程。(4)DNA甲基化影响核小体定位：启动子区域内的CpG甲基化会通过影响基因转录起始位点附近的核小体定位，进而影响这些基因的转录。)

简答题29.简单介绍实验室中常用的DNA甲基化的研究方法和基本原理。答案：((1)限制性内切酶法。通过限制性内切酶可以同时用于构建甲基化DNA文库和非甲基化DNA文库。最常用的限制性酶是HpaⅡ和MspⅠ，它们可以识别CCGG序列模式。HpaⅡ受甲基化的胞嘧啶阻碍较大，任何胞嘧啶的甲基化均会阻碍它的切割，而MspⅠ只会受到CpG环境外的胞嘧啶甲基化的阻碍。在基因组研究中，另外一种有用的酶是McrBC，McrBC能对DNA的甲基化位点进行识别而切割，可以将两个甲基化的胞嘧啶之间的片段剪切出来，从而得到非甲基化的序列片段。(2)重亚硫酸钠法。基本原理是重亚硫酸钠可以把非甲基化的胞嘧啶C转化为尿嘧啶U，再经过PCR扩增克隆变成胸腺嘧啶T产生T：A配对，而对于甲基化的胞嘧啶重亚硫酸钠则没有作用。因此，通过重亚硫酸钠的处理，甲基化状态不同的DNA序列片段就转化为有碱基差异的序列片段，这种差异可以进一步用DNA测序的方法进行测定。(3)亲和纯化。该方法发挥甲基化CpG结合结构域的优势，结合甲基化的CpG位点。需要从大肠埃希菌中提取表达的MBD结构域，将之提纯，用于提取甲基化的DNA片段。相应地，也可以使用市售的特异识别甲基化胞嘧啶的单克隆抗体来提取甲基化的DNA。)

简答题30.试述计算表观基因组学的主要研究目标。答案：(发现一组特定生物学作用的基因组区域(例如实验定位的增强子，表观遗传调控的热点或表现出疾病异常的位点)和从公共数据库中得到大量的基因组注释数据的新的关联；评价是否可能鉴别具有相似作用的额外区域，而不必进行进一步的实验。)

简答题31.基于基因组特征识别CpG岛甲基化的步骤包括哪些?答案：((1)CpG岛数据集的获取：从已发表的大规模实验数据中取得DNA甲基化数据。(2)属性计算：汇集了大量和序列直接或间接相关的DNA属性，包括DNA序列性质和模式、结构、保守元件、基因、SNPs、转录因子结合位点、预测的DNA结构和重复元件等。大部分的属性以频率或数值分数的形式体现，并进行标准化。(3)特征选择：统计学检验可以确定在两类CpG岛中显著差异的属性。首先使用非参数的Wilcoxon秩和检验比较所有属性在CpG岛的差异程度。然后，使用方差分析计算所有CpG岛的扩展区域的属性差异。显著性阈值使用Bonferroni多重检验方法进行调整，即整体的错误率在1%以下。(4)使用模型预测：使用机器学习算法有两个目的，一是定量化CpG岛甲基化和DNA相关的属性之间的关联，另一个是预测新的CpG岛的甲基化状态。常用的判别模型包括AdaBoostM1、C4．5、线性SVM等。这些分类器已经被Weka和R等软件平台所实现，可以方便地调用。(5)实验验证：使用训练集中未出现的CpG岛进行模型评价。)

简答题32.简述组蛋白修饰与DNA甲基化对基因转录的影响。答案：((1)基因启动子附近的DNA甲基化阻碍转录，而基因体的甲基化和转录速率呈正相关关系。(2)启动子区域的组蛋白修饰影响转录。活性的修饰促进转录，抑制性的修饰阻碍转录。组蛋白修饰之间可存在协同作用。(3)DNA甲基化和特定的组蛋白修饰如H3K4me相互作用，它们之间的平衡或失衡对基因转录和印记均有作用。(4)干细胞中染色质二价结构域(H3K4me3和H3K27me3)定位于分化相关的基因上。在分化过程中，二价结构域发生挖掘，成体细胞一般只被其中之一的修饰所定位。只被H3K4me3定位的基因是活性的；只被H3K27me3定位的基因是失活的。)

简答题33.简述基因组范围的DNA甲基化检测方法的优缺点。答案：((1)Illumina磁珠阵列：一种定量的方法，可对多达96个样品同时进行快速地分析。但需要设计引物文库，目前只能同时分析少量的位点。(2)Affymetrix：优点为探针密度大，支持物种多，可定制，且价格合理。但短寡核苷酸噪声大，定制芯片费用昂贵。(3)NimbleGen微阵列：长寡核苷酸探针产生更纯净的数据，定制芯片不昂贵，价格合理。缺点是较Affymetrix芯片的探针密度小。(4)Agilent微阵列：长寡核苷酸探针产生更纯净的数据。较Affymetrix和NimbleGen芯片的探针密度小得多。(5)Solexa测序：高度定量化，无须杂交，可并行测定基因型信息。是下一代的测序技术，需要购买昂贵的仪器或服务。)

简答题34.列举几个改进CpG岛预测的常用方法。答案：((1)顺序扫描基因组序列，使用CpG岛的原始定义判断是否是CpG岛，对重叠的CpG岛进行合并。(2)去除包含重复序列元件的CpG岛。(3)放宽原始的CpG岛的阈值。(4)基于距离的方法从统计学角度挖掘CpG岛。(5)加入功能基因组特征构建判别模型。)

简答题35.试述组蛋白修饰峰值探测的一般原理。