Statistical and network-based methods for the analysis of chromatin accessibility maps in single cells

Tavernari, Daniele (2016) Statistical and network-based methods for the analysis of chromatin accessibility maps in single cells. [Laurea magistrale], Università di Bologna, Corso di Studio in Fisica [LM-DM270]
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Abstract

In questo lavoro, metodi provenienti dalla Fisica, dalla Statistica e dalla Teoria dei Grafi sono stati impiegati per caratterizzare ed analizzare profili di apertura e accessibilità della cromatina ottenuti con la tecnica ATAC-seq in singole cellule, nella fattispecie linfociti B provenienti da tre pazienti affetti da Leucemia Linfocitica Cronica. Una pipeline bioinformatica è stata sviluppata per processare i dati di sequencing ed ottenere le posizioni accessibili del genoma per ciascuna cellula. La quantità di regioni aperte e la loro distribuzione spaziale lungo il DNA sono state caratterizzate. Infine, l’apertura simultanea nelle stesse singole cellule di regioni regolatrici è stata impiegata come metrica per valutare relazioni funzionali, e in questo modo grafi tra enhancer e promoter sono stati costruiti e le loro proprietà sono state analizzate. La distribuzione spaziale lungo il genoma di regioni aperte consecutive ricapitola proprietà strutturali come gli array di nucleosomi e le strutture a loop della cromatina. Inoltre, i profili di accessibilità delle regioni regolatrici sono significativamente conservati nelle singole cellule. I network tra enhancer e promoter forniscono un modo per caratterizzare la rilevanza di ciascuna regione regolatrice in termini di centralità. Le statistiche sulla connettività tra enhancer e promoter confermano il modello di relazione uno-a-uno come il più frequente, in cui un promoter è regolato dall'enhancer ad esso più vicino. Infine, anche il funzionamento dei superenhancer è stato indagato. In conclusione, ATAC-seq si rivela un'efficace tecnica per indagare l'apertura della cromatina in singole cellule, i cui profili di accessibilità ricapitolano caratteristiche strutturali e funzionali della cromatina. Al fine di indagare i meccanismi della malattia, il panorama di accessibilità dei lifociti tumorali può essere confrontato con quello di cellule sane e cellule trattate con farmaci epigenetici.

Abstract
Tipologia del documento
Tesi di laurea (Laurea magistrale)
Autore della tesi
Tavernari, Daniele
Relatore della tesi
Correlatore della tesi
Scuola
Corso di studio
Indirizzo
Curriculum E: Fisica applicata
Ordinamento Cds
DM270
Parole chiave
Chromatin,DNA sequencing,ATAC-seq,Enhancer,Promoter,graph theory,statistical modelling
Data di discussione della Tesi
16 Dicembre 2016
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