天津大学电工课件

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1、汕头大学医学院许丽艳转录调控的信息学分析BioinformaticAnalysisofTranscriptionalRegulation、基因转录调节的基本模式第一节引言Introduction二、基因转录调节机制的研究方法实验方法：荧光素酶报告基因（luciferasereportgene）凝胶迁移（electrophoreticmobilityshiftassays）染色质免疫沉淀（ChIP）DNase足迹法（DNasefootprinting）信息学分析第二节转录调控的高通量实验测定High-throughputTechniquesinTranscriptionalRegulationA

2、nalysis一、ChIP技术创立者：20世纪80年代末AlexanderVarshavsky等人(Cell.1988，53(6):937-947)甲醛交联，稳定蛋白质-DNA复合物裂解细胞，分离蛋白质-DNA复合物加入特异性抗体，沉淀蛋白质-DNA复合物去交联，纯化DNA应用PCR技术，特异性扩增目的DNA片段基本实验过程：特点：针对某一特定候选转录因子，是否特异性结合于所调节的靶基因某一预定区域内，如启动子区，进行检测。对同一DNA底物,可以运用多种不同的抗体,分别进行免疫共沉淀,以确定多种结合蛋白在同一染色质片段上的结合。二、ChIP-chip技术创立者：2000年，RichardA.Y

3、oung等人(Science.2000,290(5500):2306-2309)ChIP和芯片技术的联合运用全基因组范围内的定位分析靶基因群的高通量分析特点：不足之处：成本较高结果分析的标准化尚待完善分辨率较低，大于200bp基因芯片是“封闭系统”,只能检测已知序列三、ChIP-seq技术创立者：2007年，StevenJ.M.Jones等人(Science.2000,290(5500):2306-2309)特点：染色质免疫沉淀后的DNA，直接进行高通量测序是一个“开放系统”。它可以检测更小的结合区段、未知的结合位点、结合位点内的突变情况和蛋白亲合力较低的区段成本低，周期短，省去了标记和杂交等

4、步骤，并且无需多次重复实验，极大提高了工作效率分辨率可提高到30～50bp第三节转录因子结合位点的信息学预测方法PredictionofTranscriptionalFactorBindingsites一、转录因子结合位点的的表示方法（一）共性序列（consensussequence）将能与同一个转录因子结合的所有DNA片段按照对应位置进行排列，在每个位置上选择最可能出现的碱基，就组成了该转录因子结合位点的共有序列。共性序列中用A、C、G、T之外的字母来表示结合位点中各个位置上可能出现的碱基组合，这些字母称为IUPAC简并码。共性序列的表示方法简明易懂，却不能够反映每个位置上不同碱基出现的概率

5、。IUPAC简并码IUPACcodeNucleotideIUPACcodeNucleotideWAorTBC,GorTRAorGDA,GorTKGorTHA,CorTSCorGVA,CorGYCorTNA,C,GorTMAorC（二）位置频率矩阵（positionfrequencymatrix）位置频率矩阵可以反映出每个位置上不同碱基出现的概率。该模型的一个前提假设是各个位置上碱基出现的概率相互独立。矩阵每一列表示模体相应位置上四种碱基出现的概率。对于长度为n的模体，碱基i(i={A,C,G,T})在模体第j个位置上出现的频率为qi,j，则整个模体用矩阵M表示如下：（三）序列标识图（seque

6、ncelogo）序列标识图依次绘出模体中各个位置上出现的碱基，每个位置上所有碱基的高度和反映了该位置上碱基的一致性，每个碱基字母的大小与碱基在该位置上出现的频率成正比。这种表示方法直观地给出模体各个位置上碱基出现的倾向性和整个模体的序列的一致性。二、转录因子结合位点的识别基本概念：通过收集可能被同一转录因子调控的基因启动子序列，在其中寻找具有统计显著性的短片段，作为转录因子可能的结合位点，称之为转录因子结合位点的识别基本流程：收集可能被同一转录因子调控的多基因序列通过多种计算方法从不同角度或不同层面去进行计算、评估和分析，尽可能地屏蔽掉冗余序列和噪音序列，寻找出具有统计显著性的短片段，作为转录

7、因子可能的结合位点查询相关转录因子数据库，以确定转录因子基本流程（一）获得靶向序列从基因差异表达谱芯片数据出发获得启动子序列。利用NCBI上相关核酸数据库选取转录起始位点附近1000～2000bp的长度作为启动子区从差异表达蛋白质数据出发获得启动子序列。从SWISS-PROT和NCBI等数据库中获得编码基因的启动子区从ChIP-chip和ChIP-seq数据出发获得结合位点序列。（二）转录因子结合