Введение
Глава 1. Обзор литературы 10
1.1. Псориаз 10
1.1.1. Эпидемиология заболевания 11
1.1.2. Иммунопатогенез заболевания 12
1.1.3. Генетика заболевания 14
1.1.4 Эпигенетика заболевания 15
1.1.4.1. Метилирование ДНК в псориазе 15
1.1.4.2. Гистонные модификации в псориазе 17
1.2. Механизмы регуляции экспрессии генов 18
1.2.1. Эпигенетическая регуляция 18
1.2.1.1. Метилирование ДНК 19
1.2.1.2. Гистонные модификации 19
1.2. Исследования транскриптома, метилома и интерактома псориаза 21
1.2.1. Полногеномный количественный анализ мРНК (RNA-Seq) 21
1.2.2. Анализ вклада эпигенетических компонентов в развитие псориаза 23
1.2.3. Анализ транскрипционных факторов, регулирующих сигнальные каскады, приводящие к развитию псориаза 26
Глава 2. Материалы и методы 31
2.1. Забор образцов кожи больных псориазом и здоровых индивидуумов 31
2.2. Выделение ДНК из образцов кожи 31
2.3. Анализ уровня метилирования ДНК с помощью чипов метилирования Illumina Methylation BeadChip450k 33
2.4. Мета-анализ данных по генной экспрессии поражённой и здоровой кожи 35
2.5. Мета-анализ данных по метилированию ДНК в поражённой и здоровой коже 36
2.6. База данных результатов иммунопреципитации хроматина ChipBase v2.0 36
2.7. Поиск транскриптов с дифференциальной экспрессией 37
2.8. Поиск локусов с дифференциальным метилированием ДНК 38
2.9. Сборка орграфа генных сетей из результатов экспериментов, содержащихся в базе данных ChipBase v2.0 39
2.10. Обогащение списка мишеней транскрипционных факторов дифференциально экспрессирующимися генами 39
2.11. Идентификация графов активных транскрипционных факторов с помощью локального графа максимальной взаимной информации 40
2.12. Программная реализация алгоритмов и доступ к приложению 45
3. Результаты и обсуждение 46
3.1. Принципиальная схема исследования 46
3.2. Оценка полногеномных профилей экспрессии в псориазе с помощью мета-анализа 49
3.2.1. Анализ дифференциальной экспрессии между поражённой и здоровой кожей 49
3.2.2. Функциональные группы генов, обогащённые дифференциально экспрессирующимися генами при псориазе 55
3.3. Оценка уровня метилирования ДНК в псориазе 62
3.3.1. Анализ метилирования ДНК с помощью чипов Illumina Methylation BeadChip 450k 62
3.3.2. Функциональные группы генов, обогащённые дифференциально метилированными локусами между поражённой псориазом и здоровой кожи 67
3.4. Поиск основных регуляторов транскрипции, связанных с развитием псориаза 71
3.4.1. Агрегация направленного графа из существующих данных экспериментов иммунопреципитации хроматина. 71
3.4.2. Идентификация подграфов отдельных транскрипционных регуляторов 73
3.5. Поиск локусов ДНК с достоверной корреляцией между уровнем экспрессии и уровнем метилирования ДНК 76
3.5.1 Пересечение множеств генов с дифференциальной экспрессией и локусов с достоверным дифференциальным метилированием ДНК, расположенных в регуляторных последовательностях этих генов. 77
3.5.2 Выявление корреляции между метилированием ДНК и экспрессией через принцип транзитивности. 79
3.6. Оценка уровня метилирования ДНК в сайтах посадки транскрипционных регуляторов, связанных с дифференциально экспрессирующимися генами и поиск генов, экспрессия которых может объясняться дифференциальной активностью транскрипционных регуляторов в результате метилирования их сайтов посадки 85
3.6.1 Оценка уровня метилирования ДНК в сайтах связывания ТФ, находящихся внутри локусов, различающихся по уровню метилирования между поражённой и здоровой кожей. 85
3.6.2 Анализ метилирования ДНК в сайтах посадки ТФ, полученных с помощью оценки пересечения списков ДЭГ и ДМЛ 88
3.6.3 Оценка уровня метилирования ДНК сайтов посадки транскрипционных факторов в локусах с корреляцией между уровнем метилирования ДНК и уровнем экспрессии гена 90
3.6.3.1. Анализ пересечения сайтов посадки транскрипционных факторов с локусами с транзитивной корреляцией между экспрессией, метилированием ДНК и фенотипом. 91
3.6.3.2. Анализ метилирования ДНК в окрестности сайтов посадки ТФ, полученных с помощью пермутаций 94
Заключение 98
Выводы 100
Список использованной литературы 101
Приложение 117
