酵母核糖体蛋白基因组合转录调控位点统计分析

真核基因的转录调控是后基因组时代研究的主要问题之一,其基础是认识DNA上转录因子结合位点(模体)及分布状况。基于马尔可夫链模型对酵母核糖体蛋白基因上游启动子序列中模体出现次数进行统计,利用Z-score统计量抽提出过表达和低表达的模体,其中95%的模体与实验得到的转录因子结合位点相符合。然后将抽提出的模体两两配对,通过与背景序列比较,找出酵母核糖体蛋白基因中出现概率及距离分布均具有统计显著性的模体对,这些非随机出现的模体对具有潜在的组合转录调控功能,其中一些模体对的组合调控作用已有实验支持。对提取出的模体对在序列中的位置分布进行分析,发现近94%的模体对位于转录起始位点上游,超过半数的模体对两模体之间的最短距离在0～100bp之间,距离小于30bp的模体对接近30%,这样的短距离间隔有利于两模体的相同作用。这些结果将有助于对酵母核糖体蛋白基因转录调控机制的深入认识。     

基于对数线性模型的酵母基因转录调控模体分析

识别真核基因的转录因子结合位点(或称模体)是后基因组时代的一项主要工作,对共表达或共调控的基因同时进行分析可以提高模体识别的准确性.本文基于2×2列联表的对数线性模型,以模体出现的基因条数计数,对酵母核糖体蛋白(RP)基因普遍使用的转录调控模体进行分析,然后用U-检验进一步筛选出相对于背景序列来说过表达的模体.这些模体为酵母RP基因潜在的转录调控元件,与实验获得的转录因子结合位点的符合率达90%.本方法的优点在于用严格的统计标准在一组基因启动子中搜索普遍使用的模体,克服了以往分析中对模体使用普遍性的模糊判断.本文的方法也可以有效地搜索共表达基因族的组合调控模体对.研究中还发现一个现象:2×2列联表中反映属性相关程度的Pearson相关系数与对数线性模型的交互效应之间存在着明显的相关性.这一结果提示,可以用对数线性模型的交互效应来评价两属性的关联情况.     

人管家基因启动子序列中的组合转录调控元件分析

研究表明,第一内含子可能参与基因转录调控.利用统计方法提取人管家基因上游至第一内含子序列中潜在的组合转录调控模体,分析模体间的距离、区域分布等特征,探讨内含子参与基因转录调控的可能性及其参与方式.在管家基因中共获得960对潜在转录调控模体对,其中57%与实验已知的具有转录相互作用的因子对吻合,共涉及12组因子对.分析发现,绝大多数模体对(80%)偏向于上游区域及"上游-内含子"区域,进一步支持了内含子参与基因转录调控的假设,并据此推测内含子与上游序列之间具有转录协同作用,模体在基因转录起始位点(TSS)附近较为集中,模体对的两个模体之间距离较近,60%左右距离在200 bp以内,特别地,65%的模体对特征距离在100 bp以内,短距离间隔有利于转录因子间的协同作用.这些结果将有助于对人基因转录调控机制及内含子功能的深入认识.     

人ACER2基因启动子的鉴定与初步分析

碱性神经酰胺酶2(alkaline ceramidase 2,ACER2)是一个参与脂质类信号分子神经酰胺代谢的酶分子,在细胞增殖、衰老和凋亡等过程中起重要作用。为了进一步研究ACER2基因的转录调控机制,该研究克隆鉴定了ACER2基因的启动子。首先,应用5'RACE(rapid amplification of cDNA ends,cDNA末端快速扩增)技术鉴定了ACER2基因的转录起始位点。然后,通过PCR定向克隆和定点突变策略,构建了三个长度不同的覆盖ACER2基因5'端侧翼区起始密码子ATG上游约1.3Kb区域的一系列ACER2基因启动子荧光素酶报告基因重组体。启动子活性分析表明ACER2基因启动子定位于转录起始位点附近约670 bp的区域内。转录因子结合位点分析结果表明,ZCER2基因启动子含有Sp1、GATA-1和AP-1等潜在的转录因子结合位点,提示Sp1和GATA-1等转录因子可能参与ACER2基因的转录调控。     

小鼠核糖体蛋白基因中的组合转录调控元件分析

研究表明,第一内含子可能参与基因转录调控。利用Markov链方法在小鼠核糖体蛋白(ribosomal protein)基因上游至第一内含子序列中抽提出一批高频出现模体(over-represented motifs),这些模体大部分与TRANSFAC中收集的小鼠基因转录因子结合位点吻合,是潜在的调控元件。将这些模体两两组合,利用超几何分布(hypergeometric distribution)和曼-惠特尼U检验(Mann-Whitney U test)获得了133对潜在转录调控模体对,其中一些与已知具有相互作用的转录因子对吻合,且大部分为协同作用。对抽提的模体对在不同区域中的出现情况进行分析,发现模体对主要出现在"上游-上游"(95.5%)和"上游-内含子"(57.9%)区域。结果进一步支持了内含子参与转录调控的假设,并且推测上游与内含子之间具有转录协同作用。     

基于序列和结构特征分析植物TATA和TATA-less启动子

分析启动子区域内调控元件是阐明基因转录起始机制的重要前提．利用从PlanPromDB数据库下载的植物Pol-ⅡTATA和TATA-less启动子数据,深入分析了两类启动子GC偏好、位点结构保守性、序列碱基组分、保守模体分布、TATA box位点分布及关联位点保守性等特点,统计出两类植物启动子许多特有的序列组分和结构规律,这些规律对进一步揭示植物Pol-Ⅱ启动子的转录调控机制有一定的帮助．通过构建能够同时考虑位点保守性和关联性的位点关联性权重矩阵扫描模型(PCWM), 利用相应打分函数(Score)对两类启动子进行区分,得到了较好结果, 说明PCWM的预测性能要优于单碱基的位点权重矩阵(PWM)．     

转录因子结合位点的计算分析方法

基因组上众多基因和非编码转录体按照特定的规律有序地表达是细胞正常生命活动的基础。转录调控是基因表达调控的关键步骤,转录因子结合在基因启动子序列中的转录因子结合位点,启动基因的转录和控制基因的转录效率。分析转录因子结合位点对研究基因调控系统有着重要意义,生物信息学在转录因子结合位点的研究中发挥着关键的作用。文章综述了分析蛋白质编码基因的转录因子结合位点的典型流程,总结了主要的算法、软件和资源,并简要评述了目前非编码RNA转录调控的研究现状。     

Computational search for over-represented 8-mers within the 5'-regulatory regions of 634 mouse testis-specific genes

Accumulation of microarray data has enabled the computational analysis of gene expressions in various tissues. Although the genes showing testis-specific expression are most abundant among the genes exhibiting tissue-specific expression, no systematic study has been conducted for over-represented motifs within their regulatory regions. We have identified 117 over-represented 8-mers that appeared 2648 times within the regulatory regions of 634 testis-specific genes. Of these, 64 over-represented 8-mers were significantly more frequent in the regulatory regions of testis-specific genes than in those of non-testis-specific genes. In this group of 8-mers, 4 8-mers differed from the canonical cAMP response element (CRE) 8-mer by 1 letter, but the canonical CRE was not included in this group. We consider that CRE-like 8-mers participate in the regulatory expression of testis-specific genes to a greater extent than the canonical CRE 8-mer.