大规模染色体折叠与基因组 DNA 序列：一种离散双傅里叶变换技术

利用结合成像方法与高通量基因组作图工具的前沿技术，在详述多种生物染色体架构方面取得了重大进展。然而，快速增长的染色体折叠结构数据与大规模基因组组织之间仍存在差距。能否从数据库中大量存储的底层基因组 DNA 序列直接获取部分染色体折叠信息？为回答这一问题，我们开发了一种原创的离散双傅里叶变换 (DDFT)。DDFT 用于检测与不同层级染色体折叠中的结构域/单元相关的大规模基因组规律性。该方法具有通用性，可应用于基因组 DNA 序列及相应的物理化学参数，如碱基配对自由能。后者与复制和转录密切相关，也可用于评估温度或超螺旋效应对染色体折叠的影响。我们在大肠杆菌 K-12 基因组上测试了该方法，发现与实验确定的注释结构域/单元有良好对应。作为对 DDFT 进一步能力的简要说明，还增加了对噬菌体 PHIX174 和细菌新月柄杆菌大规模基因组组织的研究。结合实验、建模和生物信息学的 DDFT 分析应能产生关于染色体架构和基因组组织的更完整知识。