植物转录因子最新研究方法

转录因子可以调控众多下游基因的表达,在植物的生长发育、代谢及对外界环境的反应中起着重要作用。我们结合近年来植物转录因子的研究进展,归纳分析了高等植物转录因子研究的主要策略和最新的技术方法,并从生物信息学分析、瞬间转化技术的应用、突变体表型分析及调控网络等几个方面进行了全面阐述,为植物转录因子的预测、功能鉴定及靶基因分析等相关研究提供理论和方法的参考。     

人类miRNA上游转录因子及下游靶基因的基因本体分析

目的研究人类miRNA转录因子及靶基因之间的相关关系。方法利用生物信息学方法预测miR-NA的上游转录因子和下游靶基因,并对预测结果做基因本体分析,得到参与各生物学过程及分子功能的比例,用统计学软件PASW做相关性分析。结果人类382个miRNA参与应激、代谢、发育等10个生物学过程和行使转录调控、翻译调控、催化活性等12个分子功能,miRNA上游转录因子之间、下游靶基因之间以及上下游之间存在着广泛的正负相关关系。结论基因在参与生物学过程及行使分子功能的过程中,通过miRNA实现协同作用或隔离效应。     

苏云金芽胞杆菌转录调控因子CodY的体外靶基因的筛选

【目的】利用Avi-tag和Pulldown技术建立体外靶基因筛选的新方法,在苏云金芽胞杆菌YBT-1520基因组范围内进行体外高通量筛选转录调控因子CodY的靶基因,为深入研究CodY在苏云金芽胞杆菌中的功能及调控网络打下基础。【方法】用Avi-tag技术对CodY蛋白进行体外生物素标记,酶切苏云金芽胞杆菌YBT-1520总DNA并在两端加上便于测序的adapter序列,用链霉亲和素树脂筛选与CodY蛋白相互作用的靶基因。【结果】在苏云金芽胞杆菌中得到了46条CodY可以直接作用的靶序列,分析发现CodY在苏云金芽胞杆菌中主要调控氨基酸代谢、糖代谢、脂肪酸代谢、转运、调控、DNA修复、双组份调控等的转录。【结论】本研究采用的Avi-tag技术具有特异性强、操作简单、成本低等优势,为转录因子体外靶序列的高通量筛选提供新的方法;苏云金芽胞杆菌中CodY靶基因的筛选为其他微生物中CodY的功能研究打下基础。     

利用RNA转录组数据库挖掘肿瘤细胞EZH2基因候选转录因子

转录因子的筛选是基因转录调控研究的重要环节。通常人们通过候选转录因子基序(motif)结构域的DNA结合序列是否存在于靶基因启动子而进行筛选。基因表达相关性是发现基因间相互作用的一种有效手段。利用已有的多种人类基因组转录组公共数据库,通过对已知转录因子与靶基因共转录关系分析,本研究发现,肿瘤细胞系大百科全书(CCLE)基因共转录相关系数可作为筛选候选转录(抑制和激活)因子的新方法。对所挖掘出的7个与EZH2基因转录高度相关的候选转录因子(TCF7L2、PML、TBP、PHF8、RBBP5、MYBL2、NRF1)进行实验验证,发现PHF8和NRF1过表达(或敲降)确实促进(或抑制)EZH2基因转录;染色质免疫共沉淀实验和荧光素酶报告基因结果亦证实,PHF8和NRF1能够结合EZH2基因启动子DNA,提示PHF8和NRF1可能是EZH2基因的转录因子。     

肝癌细胞HepG2中增强子的识别及生物信息学分析

目的:整合增强子特征识别肝癌细胞HepG2增强子,并对其保守性、GC含量、转录因子调控、靶基因功能等进行分析,以期解析肝癌细胞增强子参与的调控网络。方法:通过整合H3K27ac、H3K4me1和H3K4me3组蛋白修饰及DNaseⅠ高敏位点的Chip-seq数据预测HepG2中的增强子,计算每个增强子的平均Phast Cons分数和GC含量,评估整体增强子的保守性与GC含量,整合ENCODE转录因子结合位点数据寻找转录因子-增强子调控,使用GREAT和DAVID分别对增强子和增强子的靶基因进行GO与KEGG通路功能富集分析。结果:共识别2254个肝细胞癌增强子,1432个增强子靶基因,135个转录因子的9983个增强子结合位点;比较随机位点靶基因,发现增强子显著正调控靶基因的表达;保守性与GC含量分析表明增强子具有显著高的保守性与GC含量,并存在C-T/C-T/C-T-G模式的motif;增强子功能分析显示增强子显著富集于蛋白结合、酶结合、转录因子结合、RNA聚合酶Ⅱ结合等已知增强子功能,增强子GO与KEGG通路功能富集分析表明增强子靶基因显著参与细胞增殖、细胞凋亡、细胞周期调控和细胞迁移等肿瘤相关的生物进程与信号通路。结论:识别的肝细胞癌增强子具有显著高的保守性与GC含量,受多种转录因子调控,对其靶基因起正调控作用并且显著富集于肿瘤相关生物学进程与信号通路中。     

转录因子靶基因的鉴定

文章介绍了鉴定转录因子靶基因研究中常用的生物学方法,尤其是在基因组范围内转录因子靶位点的筛选方法,如染色质免疫沉淀、甲基化酶鉴定、pull-down、蛋白结合芯片和生物信息学方法等。     

TFIID在配子发生和早期胚胎发育过程中的作用

配子发生以及胚胎早期发育过程受严格且有序的基因表达调控。多种转录因子与靶基因结合,激活基因的时空特异性表达,实现受精卵全能性的获得,完成母型基因组转录调控向合子基因组转录调控的转变以及随后胚胎细胞的分化调节。研究表明,TFIID转录因子家族在这些关键阶段起重要作用,在基因转录调节的起始阶段,TFIID转录因子家族成员作为通用转录因子被招募到靶基因的启动子上,与其他转录因子共同形成转录前起始复合物,起始转录。该文总结了TFIID转录因子的结构、作用方式,以及在配子发生和早期胚胎发育中的调控作用。     

哺乳动物转录因子DNA结合谱

基因差异表达是生物发育和对刺激作出应答的分子基础,转录因子在这种基因差异表达中发挥着重要的调控作用。因此,要弄清楚转录因子调控基因差异表达的机理,就必须鉴定出它们全部的靶基因并构建其操纵的转录调控网络。对基因组DNA的序列特异性结合是转录因子调控基因转录的关键环节,因此,要鉴定转录因子的靶基因,就必须从它们与DNA相互作用的分子水平,鉴定它们能够识别并结合的全部DNA序列,即转录因子DNA结合谱。近年来随着DNA微阵列芯片和高通量DNA测序技术的产生和快速发展,出现了建立转录因子体内及体外DNA结合谱的一系列革命性的新技术,对该领域的研究带来重大影响。这些新技术主要包括建立转录因子体内DNA结合谱的染色质免疫沉淀-芯片技术(ChIP-chip)和染色质免疫沉淀-测序技术(ChIP-Seq),以及建立转录因子体外DNA结合谱的双链DNA微阵列芯片技术(dsDNA microarray)、指数富集配体系统进化-系列分析基因表达技术(SELEX-SAGE)、结合-n-测序技术(Bind-n-Seq)、多重大规模并行SELEX技术(MMP-SELEX)、凝胶迁移实验-测序技术(EMSA-Seq)和高通量测序-荧光配体互作图谱分析技术(HiTS-FLIP)。文章将对这些新技术做一综述。     

水稻转录因子OsBP-73靶基因的初步筛选

OsBP-73是用酵母单杂交系统,以水稻蜡质基因(Wx)的顺式作用元件为诱饵,从水稻cDNA表达文库中筛选获得的转录因子。本文以OsBP-73基因为例介绍了用"下拉"(pull-down)方法筛选转录因子靶基因的一般步骤。将含有该基因DNA结合功能域的cDNA片段构建到原核表达载体上,并在大肠杆菌中诱导表达获得其蛋白p73。用纯化后的p73蛋白通过"下拉"实验对OsBP-73靶基因进行初步筛选,获得了22个阳性克隆,为进一步研究转录因子OsBP-73参与的水稻转录调控网络提供依据。     

副溶血性弧菌CalR调控vopB2的分子机制

【背景】副溶血性弧菌是一种非常重要的食源性致病菌,CalR蛋白是一种全局转录调节因子。III型分泌系统2 (Type 3 secretion systems 2 T3SS2)是副溶血性弧菌主要的毒力因子,vopB2是T3SS2中的一个关键效应蛋白。【目的】研究副溶血弧菌CalR对vopB2的转录调控机制。【方法】利用引物延伸实验鉴定vopB2及vtrA的转录起始位点,并根据产物的丰度判断CalR对靶基因的调控关系;采用实时定量RT-PCR研究靶基因mRNA在WT和ΔcalR中转录丰度,验证CalR对靶基因的转录调控关系,进一步利用LacZ实验通过比较β-半乳糖苷酶活性的差异来判定CalR对靶基因的调控关系;利用凝胶阻滞实验分析His-CalR对靶基因启动子区是否具有直接的结合作用。【结果】vopB2有两个转录起始位点A(-130和-28)且其活性受CalR的直接抑制;引物延伸和LacZ结果表明CalR对vtrA的转录并无调控作用。【结论】CalR直接抑制vopB2的转录,该抑制作用与vtrA无关联。     

水稻(Oryza satica L.)干旱胁迫响应转录因子研究进展

干旱胁迫是水稻生长发育和产量的重要限制因子。转录因子在水稻对干旱胁迫响应中起关键调控作用。水稻中参与干旱胁迫的转录因主要有DREB转录因子、NAC转录因子、b ZIP转录因子、锌指蛋白转录因子、MYB转录因子、WRKY转录因子和TIFY转录因子等。这些转录因子与特异的靶基因的顺式作用元件结合调控水稻抗旱相关基因的表达,增强水稻对干旱胁迫的适应能力,本综述对这些转录因子在干旱胁迫中的表达调控和功能进行简要概述。     

ERα的辅调节因子与乳腺癌关系的研究进展

雌激素受体α（estrogen receptorα,ERα）是配体依赖的转录因子,属于核受体超家族成员。ERα介导转录的经典途径是与雌激素结合后作用于靶基因启动子区的雌激素反应元件（estrogen response element,ERE）,进而诱导靶基因转录。ERα招募辅调节因子（共激活子和共抑制子）参与ERα介导的基因转录调控。辅调节因子主要通过乙酰化、磷酸化、甲基化等表观遗传机制参与转录调控,影响靶蛋白表达水平。ΕRα介导的基因转录调控在乳腺癌的增殖、分化、侵袭转移等过程中发挥重要作用。综述在ERα介导的基因转录调控中几类辅调节因子对乳腺癌发生发展的影响。     

转录因子Oct-4调控下游靶基因及其与胚胎发育全能/多能性的关系

作为一个和胚胎发育全能／多能性相关的转录因子,Oct-4通过多种多样的调控机制激活或抑制不同靶基因的转录,从而在细胞的全能／多能性及未分化状态的调控维持中发挥重要的作用。已知受Oct-4调控的靶基因中,不仅有一些重要的转录因子如Rex-I,而且有一些参与重要细胞活动的基因如Fgf-4,因此对Oct-4调控下游靶基因的研究将有助于对其在分化发育中所起作用的进一步了解,同时对全能／多能性这一发育学基本问题及其调控网络有一个新的认识。     

植物干旱胁迫的信号通路及相关转录因子研究进展

植物对干旱环境的适应是一个复杂的生物学过程,涉及多条信号通路的交叉调控。其中,通过转录因子发挥的调控在植物的抗旱过程中起着至关重要的作用。目前参与植物干旱胁迫反应的转录因子主要有AP2/EREBP、MYB、NAC、bZIP和WRKY等。研究表明,单个转录因子可以激活或抑制大量下游靶基因的转录,而单一的靶基因又受到不同转录因子的调控,转录因子之间的串扰现象在植物干旱调控网络中普遍存在。该文总结了近年来国内外有关植物干旱胁迫响应中涉及的主要信号通路［ABA信号通路、Ca²⁺信号通路和促有丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)级联信号通路等］,并对以上5种转录因子的结构特点、分类以及它们对干旱胁迫的调控作用进行综述,同时对今后的研究方向进行了展望。     

MicroRNA与动物发育

MicroRNA(miRNA)是一类约22nt大小的内源性非编码RNA,它们通过剪切靶基因的转录产物或者抑制转录产物的翻译从而起到转录后调控靶基因表达的作用。在动物体内,通过基因敲除等方法所进行的大量研究表明了miRNA参与了胚胎早期发育、脑及神经发育、心脏发育、肌肉及骨骼发育等动物发育的各个方面。miRNA是动物发生发育过程中重要的调控因子。主要介绍了近年来miRNA在动物生长发育过程中的研究进展。     

Wnt/β-catenin信号通路对靶基因转录的调控

Wnt/β-catenin信号通路又被称为经典Wnt信号通路,在早期胚胎发育、成体组织稳态维持、干细胞干性调控和肿瘤发生等过程中均发挥重要作用.经典Wnt信号通路的核心信号转导因子β-catenin与核内转录因子TCF/LEF家族成员结合后,通过募集或替换一系列协同作用因子,诱导染色质结构变化,调控Wnt信号靶基因的转录.本文将从Wnt信号靶基因转录调控的基本模式、分子机制、表观遗传学调控和意义等方面,总结近年来有关Wnt信号靶基因转录调控的研究成果,方便读者更好地理解Wnt信号通路靶基因的转录调控.     

基于乳腺癌ChIP-seq数据的p53抑癌机制研究

采用生物信息学方法分析野生型p53乳腺癌MCF7细胞的Ch IP-seq（染色质免疫共沉淀-测序）数据,以揭示p53的抑癌分子机制。从NCBI下载的编号为GSE47041的Ch IP-seq数据来源于三组试验,分别为：未经处理的乳腺癌MCF7细胞对照（NS_input）,Nutlin-3a（一种MDM2拮抗剂）处理的MCF7细胞对照（S_input）和Nutlin-3a刺激MCF7细胞后加入p53抗体的实验组（S_p53）。Ch IP获得的DNA数据的测序平台为Illumina Hi Seq 2000。利用Bowtie参照人基因组hg19进行序列比对;利用MACS进行峰信号检测,并利用自定义软件筛选p53可能的靶基因;利用DAVID在线工具对靶基因进行通路富集分析;最后利用STRING构建蛋白互作网络。研究共得到50个p53的靶基因,其中8个靶基因（CDKN1A、BBC3、BAX、DDB2、MDM2、CCNG1、XPC和PCNA）分别富集到p53信号转导通路和核苷酸切除修复通路两个通路上。在得到的由19个靶基因构成的蛋白质相互作用网络中,连通度最高的前5个基因分别是PCNA、MDM2、REV3L、CDKN1A和BAX。研究中采用的分析Ch IP-seq数据的方法能有效揭示野生型p53乳腺癌MCF7细胞中Nutlin-3a激活的p53的抑癌分子机制。     

MicroRNAs研究方法与技术

MicroRNAs简称miRNAs(微小RNAs),是真核生物、原核生物以及病毒中由非编码蛋白基因转录的初级microRNAs加工成的调控因子.在转录后水平和蛋白质翻译水平,microRNAs通过降解或翻译抑制甚至激活来调控靶mRNA.实验和计算机方法已应用于microRNAs和靶基因的鉴定.大规模测序技术使得microRNAs在不同物种的多样性分析得以实现.着重介绍microRNAs、靶基因及其功能研究的实验技术和计算机方法,以及基于microRNAs的保守性,借助模式生物中已知的microRNAs,研究其在其他生物中的功能和作用.