充電課-順式作用元件分析(基礎(chǔ)知識及預(yù)測)

概念:

順式作用元件(cis-acting element)是存在于基因旁側(cè)序列中妨猩,能影響基因表達(dá)的一段DNA序列垒在,它們的作用是參與基因表達(dá)的調(diào)控;順式作用元件本身不編碼任何蛋白質(zhì),僅僅提供一個作用位點(diǎn)呈枉,要與反式作用因子(多是轉(zhuǎn)錄組因子)相互作用而起作用。

順式作用元件在分子遺傳學(xué)領(lǐng)域埃碱,相對同一染色體或DNA分子而言為“順式”(cis)猖辫;對不同染色體或DNA分子而言為“反式”(trans)。

分類:

按功能特性分為:通用調(diào)節(jié)元件如啟動子砚殿、增強(qiáng)子及沉默子啃憎、絕緣子和專一性元件:如激素反應(yīng)元件,cAMP反應(yīng)元件等似炎。

1. 增強(qiáng)子

位于結(jié)構(gòu)基因附近辛萍,能夠增強(qiáng)該基因轉(zhuǎn)錄活性的一段DNA順序稱為增強(qiáng)子(enhancer)。

2. 終止子

位于基因編碼區(qū)下游羡藐,能夠終止RNA轉(zhuǎn)錄合成的特殊DNA序列稱為終止子(terminator)贩毕。

3. 沉默子

位于結(jié)構(gòu)基因附近,能抑制該基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)仆嗦,稱為沉默子(silencer)耳幢;沉默子是一種負(fù)性調(diào)控元件,其作用特征與增強(qiáng)子類似欧啤,在組織細(xì)胞特異性或發(fā)育階段特異性的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控中起重要作用睛藻。

4. 絕緣子

通常位于啟動子同正調(diào)控元件(增強(qiáng)子)或負(fù)調(diào)控因子(為異染色質(zhì))之間,具有轉(zhuǎn)錄活性結(jié)構(gòu)域的邊界DNA序列邢隧,能夠阻止鄰近的增強(qiáng)子或沉默子對其界定的基因的啟動子發(fā)揮調(diào)控作用店印,稱為絕緣子/隔離子(insulator);絕緣子的抑制作用具有方向性倒慧,它只抑制處于絕緣子所在邊界另一側(cè)的增強(qiáng)子或沉默子按摘,而對處于同一染色質(zhì)結(jié)構(gòu)域內(nèi)的增強(qiáng)子或沉默子沒有作用。

5. 專一性元件

專一性元件是一類能被特定轉(zhuǎn)錄因子識別和結(jié)合 , 調(diào)控基因?qū)R恍员磉_(dá)的 DNA 序列 纫谅,如熱激應(yīng)答元件炫贤,激素應(yīng)答元件,cAMP應(yīng)答元件付秕,金屬應(yīng)答元件等等兰珍,這類順勢作用元件是我們平時試驗(yàn)最為關(guān)心的,可能與我們關(guān)心的性狀有直接關(guān)系询吴。

生物在生長掠河、分化和發(fā)育過程中亮元,需要整合不同組織的、發(fā)育的唠摹、環(huán)境的信號來調(diào)節(jié)基因表達(dá)爆捞,轉(zhuǎn)錄起始調(diào)控便是其中的重要的一環(huán);順式作用(cisacting)元件作為轉(zhuǎn)錄因子特異結(jié)合的位點(diǎn)勾拉,其重要性不言而喻煮甥,所以,在很多實(shí)驗(yàn)場景里我們都會進(jìn)行順式作用元件分析藕赞,這是一個非晨溜酰基礎(chǔ)、重要的實(shí)驗(yàn)技能找默!

順勢作用元件預(yù)測:

轉(zhuǎn)錄因子預(yù)測的原理是基于序列比對,識別轉(zhuǎn)錄因子識別并特異結(jié)合的目標(biāo)基因旁側(cè)的DNA序列(順式作用元件)吼驶,下面介紹一個方便快捷的數(shù)據(jù)庫:Plant CARE 惩激。

數(shù)據(jù)庫網(wǎng)址:http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/,該網(wǎng)站的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單蟹演,方便快捷风钻,并且已有很多文章引用,下面看看具體操作:

設(shè)置郵箱:用來接收分析結(jié)果用的酒请;

提交promoter序列(一般提取基因起始密碼子前1000-2000bp)骡技,可單獨(dú)或多條提交,本示例是用擬南芥所有基因上游1500bp promoter序列(文件過大可進(jìn)行拆分后再分批上傳)羞反;

點(diǎn)擊search布朦,靜等結(jié)果,注意查收郵件昼窗;

約15-20min是趴,郵件收到分析結(jié)果,解壓后如下圖(部分截圖):

提交的每一個promoter序列會對應(yīng)有一個網(wǎng)頁可交互的結(jié)果澄惊,最后還有一個匯總結(jié)果(箭頭所指)唆途。

每個html格式的結(jié)果都可以打開查看,如下圖:展示信息有提交的單條序列信息(部分截圖)和鑒定到的順式作用元件掸驱。

點(diǎn)擊順勢作用元件左側(cè)的“+”號可以查看更多具體信息肛搬,系統(tǒng)并會用同樣顏色在promoter序列中標(biāo)注出順勢作用元件的位置及序列信息(很直觀):

我們也可以打開順勢作用元件匯總表,可用editplus或Excel打開毕贼,如下圖温赔,第一列:基因ID,第二列:順式作用元件名稱鬼癣,第三列:順式作用元件起始位置让腹,第四列:順式作用元件長度远剩,第五列:順式作用元件功能注釋。

順式作用元件較多時可以根據(jù)功能注釋進(jìn)行篩選骇窍,選擇自己感興趣的順式作用元件進(jìn)行類似下圖可視化作圖(具體作圖操作下期介紹)瓜晤。

技能是不是很簡單實(shí)用,圖片是不是很漂亮腹纳?其實(shí)以上都是些簡單的生信技能痢掠,假如您想學(xué)習(xí)更多,那就來學(xué)習(xí)我們的《基因家族分析》線上教程吧嘲恍!你也能掌握以下分析技能足画。

1. Biolinux系統(tǒng)虛擬機(jī)安裝及l(fā)inux常用命令的使用;

2.pfam保守結(jié)構(gòu)域下載及確定pfam佃牛;

3. 基因組數(shù)據(jù)(基因組淹辞、蛋白質(zhì)序列、CDS序列俘侠、gff注釋信息)下載象缀;

4. 基因組(蛋白質(zhì)序列)本地建池及本地Blast比對鑒定基因家族基因;

5. Hmmsearch鑒定基因家族基因(序列提取爷速、篩選央星、鑒定);

6. 家族內(nèi)基因結(jié)構(gòu)分析(內(nèi)含子/外顯子惫东、順式作用元件莉给、Motif分析);

7. 家族內(nèi)基因遺傳進(jìn)化分析及進(jìn)化樹美化廉沮;

8. 基因加倍及串聯(lián)重復(fù)基因分析及作圖美化颓遏;

9. 不同物種間共線性分析(物種間保守性);

10. 結(jié)合轉(zhuǎn)錄組分析基因家族基因表達(dá)模式及熱圖繪制滞时。

《基因家族分析》課程鏈接:

https://study.163.com/course/introduction/1209048893.htm?share=1&shareId=1031484705

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8.其他課程鏈接:二代測序轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)自主分析养涮、NCBI數(shù)據(jù)上傳二代測序數(shù)據(jù)解讀眉抬。

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