ChIP-chip 与 ChIP-seq 数据处理方法与分析平台.pdf

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1、同济大学生物学前沿课程期末作业论文写作课期末作业综述题目：ChIP-chip与ChIP-seq数据处理方法与分析平台姓名：孙翰菲学号：11329951同济大学生物学前沿课程期末作业第一章生物学背景知识1.1基因表达的调控从DNA到蛋白质，需要经过若干步骤。对于真核生物来说，基因表达的调控是多级的，主要发生在4个彼此相互独立的水平上：转录水平的调控，加工水平的调控,翻译水平的调控，翻译后水平的调控。而转录水平的基因表达调控，是其中最重要的调控机制。1.2转录因子与组蛋白修饰转录因子(transcription

2、factor)是一种特异识别某些DNA序列与之结合的蛋白质。调控DNA通过生成转录因子来对靶DNA序列（目标DNA）进行转录水平的调控，促进或者抑制这些基因的转录。这个机制是非常复杂的，这是由于真核生活的转录因子种类繁多，加上转录因子之间的相互作用造成的。真核生物转录因子调节基因转录的一种重要机制，就是调节染色质的结构，以影响转录因子对启动子(promoter)的结合能力。转录因子能调节组蛋白──染色质的一种成分──核心的结构，或称使组蛋白修饰发生改变，从而改变核小体和染色质的紧密程度，影响转录因子和RNA

3、聚合酶(PolII)对启动子的结合，调控基因的表达。转录因子从功能上可分为通用转录因子(generaltranscriptionfactors)与特异转录因子(specifictranscriptionfactors)。通用转录因子与结合RNA聚合酶的核心启动子(promoter)位点结合，而特异转录因子与特异基因的各种调控位点结合，促进或阻遏这些基因的转录，目前已发现转录因子之间常常具有协同作用的能力。具有完整的启动子的大部分DNA都可以起始基础水平的转录，这种基础水平的调控，导致转录水平的上升(受激活因

4、子作用)或下降（受抑制因子的作用）。一般情况下，真核生物的基因转录还需要其他蛋白因子的参与，以帮助通用转录因子和RNA聚合酶在染色质上组装。这些辅助转录因子在DNA上的正调控元件，称为增强子(enhancer)，因为它们的存在能够明显加强目的基因的转录，增强子似乎没有方向性，无论在在启动子上游还是下游，都不影响其增强基因转录的功能。另外还有一种负调控元件，称作沉默子(silencer)，与增强子作用相反。真核生物的转录因子调节基因转录的一种重要机制，就是调整染色质的结构，以影响通用转录因子对启动子的结合能力

5、。真核生物的遗传物质是以染色质而不是裸露DNA的形式存在与细胞核中。而染色体的基本结构单位是核小体,由组蛋白核心(组蛋白八聚体)和包裹在其上长约147bp的DNA构成。如果基因的启动子位于核小体中，组蛋白核心会阻碍通用转录因子在启动子上的组装以及PolII与启动子的结合，使得基因转录难以进行。2同济大学生物学前沿课程期末作业组成核小体的组蛋白的核心部分状态大致是均一的,游离在外的N-端则可以受到[1]各种各样的修饰,包括组蛋白末端的乙酰化,甲基化,磷酸化,泛素化，ADP核糖基化等等，这些修饰的意义是改变染色

6、质的结构，直接影响转录活性，或者使核小体表面发生改变，使其他转录因子易于和染色质相互接触，间接影响转录活性。组蛋白修饰与转录因子关系密切:不仅组蛋白修饰能影响本区域对其他转录因子的易结合性，转录因子的结合也能引起组蛋白修饰的变化。由于染色质结构紧密的地方，通用转录因子与PolII难以结合启动子区域，从而导致此处的基因的转录活性降低;所以那些具有激活作用的转录因子，通常会有利于导致染色质或组蛋白结构松散的蛋白质发挥作用，如组蛋白乙酰化酶。而起抑制作用的转录因子，则通常会加强那些促进染色质结构紧密的蛋白质的作用

7、，如组蛋白去乙酰化酶。1.3顺式作用元件与反式作用因子顺式作用元件(cis-actingelement),或称顺式元件子，是存在于基因旁侧序列中能影响基因表达的序列。顺式作用元件包括启动子、增强子、沉默子等，它们的作用是参与基因表达的调控。顺式作用元件本身不编码蛋白质,其作用是提供一个结合位点，反式作用因子通过结合在该位点上来改变结合处的特性，进而调控受此顺式作用元件影响的基因。调控方式包括对基因转录可变剪切的调控、转录起始位点的调控以及转录效率的调控。反式作用因子(trans-actingfactor)则

8、是指通过直接结合或间接作用于DNA、RNA等核酸分子，对基因表达发挥不同调节作用(激活或抑制)的各类蛋白质,其本身对基因表达没有调控作用，只是阻断来自上、下游的调控效应。反式作用因子主要指能结合在基因序列上的特异性蛋白质──转录因子，然而随着表观遗传学的发展，研究发现除了蛋白，某些DNA,RNA片断也具有类似的调控功能，因此现在把它们算作反式作用因[2]子。如图1-1所示，为转录因子调控基因通路的两种方式：直接调