真核细胞的复杂功能由大量基因及其产物相互作用形成的调控网络来执行。这里，基因表达量受转录因子、表观遗传修饰和小RNA等多个因素共同调控。在“基因敲除”技术中，研究者通过对比敲除细胞株和野生细胞株基因表达谱的差异，分析被敲除基因的功能。

通过对“基因敲除”表达谱数据的简单分析，仅能找出被敲除基因（一般为转录因子等上游调控基因）和下游作用基因之间的调控关系。然而，调控基因一般不单独发挥作用，多个调控基因往往以组合作用的方式，影响下游基因的转录。使用传统的生物学研究手段难以研究这些调控因子之间的组合作用关系。

我院刘一老师与中国科学院上海生命科学研究院计算生物所合作，提出了一种通过基因缺失突变表达谱数据，推断调控基因之间组合作用关系的新算法(DM_BN)，它不仅能够有效地筛选出直接发生互作的调控基因，而且还能正确地推断这些调控因子互作关系的因果性。在酵母缺失突变表达谱数据上的测试表明，DM_BN算法在推断互作关系的精度与覆盖度上比经典方法有明显提升，而且在基因调控上下游关系的判断上也有很高的正确率。该工作发表在遗传学与基因组学研究领域著名期刊PLoS Genetics (IF: 8.167)上，我院教师为共同第一作者。

然而，基因互作仅仅是基因调控的一种方式。表观遗传因子，特别是核小体在全基因组的分布与组蛋白上的化学修饰，对真核生物的基因调控有很大影响。核小体的分布与排列对细胞核内DNA的空间高级结构形成、DNA的复制、转录和基因表达调控起着关键作用。因此，核小体的位置信息与基因表达调控的关系是当前表观遗传学的研究热点。在国家自然科学基金面上项目资助下，刘一老师与中国科学院上海生命科学研究院继续合作，提出了利用MNase(微球菌核酸酶降解)-深度测序数据进行核小体精确定位的高精度方法iNPS。 该方法不仅可用于在基因组中精确定位核小体，还可根据核小体的测序分布“峰形”对其进行分类，揭示出“峰形”与该位置转录因子结合密度的相关性。因此，iNPS还可用于分析不同细胞分化状态下核小体分布信号的变化，进一步研究其对基因转录调控的影响。该工作于近期发表在国际期刊Nature Communications(IF: 10.742)上，刘一老师为共同第一作者。

论文链接：

1. http://www.plosgenetics.org/article/info:doi/10.1371/journal.pgen.1003757

2. http://www.nature.com/ncomms/2014/140918/ncomms5909/full/ncomms5909.html