基于动态规划方法的大肠埃希菌染色体折叠边界研究的任务书.docx

基于动态规划方法的大肠埃希菌染色体折叠边界研究的任务书
任务书
一、任务背景与意义
大肠埃希菌是一种广泛存在于自然界和人类肠道中的常见菌种，其染色体的折叠方式在细胞的表观遗传调控中起着重要作用。目前，研究大肠杆菌染色体折叠的边界问题已成为生物物理学和生物化学学科中的热点问题。大肠杆菌的染色体折叠状态可以由线性DNA序列和折叠规则的动态相互作用来预测，但如何寻找这个边界仍然是一个难题。随着高通量实验数据的增加，为了更准确地理解生物系统，需要进行更复杂的建模和计算。因此，本项目旨在基于动态规划方法，研究大肠杆菌染色体折叠的边界问题，从而提升对生物系统的认识和理解。
二、任务内容与研究目标
1.搜集相关文献，了解大肠杆菌染色体折叠的相关问题，包括折叠原理、数据分析等方面，并明确本研究的重点和难点；
2.基于高通量实验数据和动态规划方法，设计算法模型，实现大肠杆菌染色体折叠的边界问题的计算；
3.计算结果可视化，对比实验数据，验证计算模型的准确性和可信度；
4.分析计算结果的生物学意义，讨论大肠杆菌染色体折叠的边界问题与表观遗传调控的关系。
三、研究方法与技术路线
1.搜集相关文献，了解大肠杆菌染色体折叠的相关问题；
2.掌握动态规划方法的基本原理和思想，了解其在生物信息学中的应用；
3.根据高通量实验数据的特点，研究适用于大肠杆菌染色体折叠边界问题的动态规划算法；
4.基于开源生物信息学软件，如BioPython等，实现计算模型的构建和计算；
5.利用数据可视化工具，如Matplotlib等，将计算结果呈现出来，进行比较分析；
6.对计算结果进行生物学意义分析，讨论大肠杆菌染色体折叠边界问题与表观遗传调控的关系。
四、预期成果
1.研究报告，包括研究背景、目的、方法、结果和结论等部分，全面描述研究工作的进展和成果；
2.论文，根据研究工作撰写的学术论文，定期向导师汇报研究成果；
3.程序代码，可以复现计算模型和计算结果；
4.可视化结果，通过图片等形式展示计算结果，验证计算模型的准确性和可靠性。
五、进度安排
第一周：搜集相关文献，了解大肠杆菌染色体折叠的相关问题，明确研究方向和难点；
第二周：掌握动态规划方法的基本原理和应用，研究适用于大肠杆菌染色体折叠边界问题的动态规划算法；
第三周：根据高通量实验数据的特点，构建计算模型，实现大肠杆菌染色体折叠的边界问题的计算；
第四周：利用数据可视化工具对计算结果进行比较分析，并对比实验数据，验证计算模型的准确性和可信度；
第五周：对计算结果进行生物学意义分析，讨论大肠杆菌染色体折叠边界问题与表观遗传调控的关系；
第六周：总结研究工作，撰写研究报告和学术论文，准备答辩。
六、参考文献
1.SobetzkoP.(2016).Resourceallocationandreplicationcontrolinbacterialchromosomes.Curr.Genet.62,227–232.
2.DormanCJ.(2018).BacterialChromosomeStructureandDynamics.FrontCellInfectMicrobiol.8:217.
3.RognesT.(2011).Aniterativeanddiscriminativealgorithmforthepairwisealignmentofgenomes.JComputBiol.18(9):1149-63.
4.Salmon-DivonMandDvingeH.(2017).ThemajordeterminantsofRNAmetabolismingenomicprediction.AnnuRevGenet.51:311-42.
5.HoffmannNA,JakobiT.etal.(2018).RefoldingoftheDNA-bendingproteinHUincomplexwithDNA.JMolBiol.430(16):2375-2391.