癌症是导致人类死亡的主要原因之一。由于大部分癌症在患病早期不易发现、手术治疗和放化疗效果也不理想,导致了癌症患者普遍的预后不良,因此癌症仍然是当今的一个研究难点和热点。此外,许多研究表明表观遗传修饰的变化在癌症的发生和发展过程中发挥着极其重要的作用,其中比较突出的是组蛋白修饰和DNA甲基化对基因表达的调控作用。又由于表观遗传修饰具有不改变DNA序列、可遗传和可逆的特点,因此从表观遗传的角度对癌症进行研究,找到与表观遗传修饰相关的生物标志物,为癌症的诊断和评估提供了一种精准可靠的方法。本文主要以人类肝癌和泛癌为研究对象,利用生物信息学的方法系统地分析了癌症样本和正常样本中的组蛋白修饰和DNA甲基化的分布和变化、组蛋白修饰和DNA甲基化这两种修饰与基因表达之间的关系、以及基因的表达对癌症患者生存的影响。论文的主要研究内容如下:1.研究了肝癌细胞系和正常肝细胞系中的11种组蛋白修饰在差异表达基因的启动子区域的分布,并分析了肝癌相关基因启动子区域80个bin上的组蛋白修饰与基因表达的相关性。结果发现,大部分组蛋白修饰对基因表达起到了激活性修饰的作用,而H3K27me3对基因表达具有抑制的作用,并明确了与基因表达显著相关的四种组蛋白修饰（H3K27me3、H3K27ac、H3K9ac和H3K4me3）。通过计算与肝癌相关基因的组蛋白修饰在两种细胞系中的差异,得到了16个与组蛋白修饰相关的肝癌关键基因。进一步结合肝癌患者的临床数据和肝癌关键基因的表达数据,进行了Kaplan-Meier生存分析和Cox比例风险回归分析,构建了六个关键基因（ARHGAP5、ETV4、ACKR3、CDK4、MAP2K1和BTG1）的风险回归模型,并通过时间依赖性ROC曲线和临床相关的特征进行了验证。最终确定了ARHGAP5、ETV4、ACKR3、CDK4、MAP2K1和BTG1这六个关键基因上的重要组蛋白修饰显著变化的区域,它们可能是与组蛋白修饰相关的肝癌潜在靶标基因。2.研究了肝癌组织和毗邻的正常组织中12个不同区域的差异甲基化分布,发现在肝癌中呈现出了全局的低甲基化状态,并且高甲基化位点显著富集在Cp G岛区域。通过比较两种组织样本的甲基化水平的分布变化,发现了正常组织中原本甲基化水平较低的位点和甲基化水平较高的位点在肝癌中甲基化水平都达到了一个相对稳定的分布模式。然后计算了不同区域DNA甲基化与基因表达的相关性,表明了不同区域内DNA甲基化水平与基因表达水平的相关性不同。进一步采用Cox回归分析获得了与肝癌患者生存相关的差异甲基化且差异表达的三个关键基因（SFN、SPP1和CDC20）,并构建了三个关键基因的预后风险评分模型,该模型能将高低风险组患者显著区分开,并且在不同的临床特征中预后性能得到了很好地验证。最后通过定位三个关键基因对应的差异甲基化Cp G位点的区域,并分析了它们对基因表达的影响,结果表明启动子、第一外显子、5’非编码区、第六外显子、Cp G岛北岸和Cp G岛南岸这些区域的低甲基化促进了关键癌基因的表达,共同导致了肝癌的发生。表明SFN、SPP1和CDC20可能是与甲基化相关的肝癌靶标基因。3.从多个角度研究了泛癌和对应的正常组织中12个不同区域的差异DNA甲基化Cp G位点的分布,结果表明不同癌症的差异甲基化Cp G位点在分布区域和组织类型上分别具有相似的特点,并且不同癌症中的差异甲基化Cp G位点的甲基化水平几乎都处于相同的一个稳定的状态。进一步的研究发现了泛癌差异甲基化Cp G位点附近150bp区域范围内的染色质可及性相对较弱,并与DNA甲基化之间为相反的关系。通过对不同癌症12个不同区域的差异甲基化水平和基因表达水平的相关性分析,得到了不同类型基因不同区域的相关性具有多样性的特点,在不同的肿瘤之间相关性又具有肿瘤相似性的特点。基于肿瘤之间的相似性特点,得到了泛类型特异性癌症共有和泛癌共有的差异甲基化的差异表达基因,发现不同癌症之间共有基因的甲基化、以及甲基化与基因表达之间的关系,并获得了泛癌中甲基化相关的共有基因。然后通过生存分析和Cox回归分析,确定了11个基因（DNM3、SLIT3、IGF2BP3、SLC8A1、GAD1、MMP9、NKAPL、HSPB6、SOX11、OTX1和ZIC2）是既与甲基化相关又与生存相关的关键共有基因。最终确定这11个关键泛癌共有基因几乎都是由Cp G岛及其附近的Cp G岛岸和Cp G岛架区域的差异甲基化调控的。这些基因可能是潜在的泛癌共有分子靶标。