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.     

基于转录调控模体的人不同组织基因差异性的统计分析

转录调控是基因表达调控的主要过程,而转录调控模体使用的差异性可能是导致基因组织特异性的因素之一.本文提出一种不同组织基因调控差异性的统计分析方法,首先结合泊松分布和主成分分析提取基因启动子中过表达模体作为潜在的转录因子结合位点.基于这些位点通过Wilcoxon秩和检验获得不同组织基因结构的差异性.再用超几何分布确定出现次数显著的模体作为组织基因的特有模体,并分析特有模体的碱基特征及在启动子序列中的位置分布.将特有模体与TRANSFAC数据库进行对照,得到潜在的调控组织特异性基因的转录因子结合位点.以人管家基因及30个组织特异性基因为分析对象,得到不同组织调控模体使用的差异性信息.     

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.     

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。     

CYP72B1基因和AUR3基因响应光、生长素和油菜素内酯的转录调控机制研究

为研究光、生长素和油菜素内酯在基因层次上的互作机制,开发了转录调控元件识别工具OCMMat,其中,在对共表达基因信息和直系同源基因信息进行整合时,利用了转录调控元件在直系同源基因启动子中的富集性.利用该方法发现,CYP7281基因和AUR3基因启动子含有3个相同的调控模序GAGACA、AAGAAAAA、ATCATG,它们分别承担了AuxRE元件、GT元件和GT辅助元件的功能.其中,ATCATG模序是目前尚未报道过的调控元件,与AAGAAAAA模序的距离相对恒定.基于调控元件识别结果,构建了CYP7281基因和AUR3基因响应光、生长素和油菜素内酯的转录调控模型,模型显示:光信号和生长素、油菜素内酯信号在CYP72B1基因和AUR3基因的转录调控元件上相互交叠,而生长素和油菜素内酯信号则在转录因子ARF水平上相交.     

北极狐β-防御素103基因 (CBD103) 启动子活性及转录调控元件分析

本研究旨在筛选调控北极狐毛色基因CBD103的启动子活性区域及转录因子结合位点,为揭示CBD103基因调控北极狐毛色形成的分子遗传机制提供依据。克隆获得了北极狐CBD103基因5′侧翼区2 123 bp的片段,并构建了4个不同长度的启动子缺失片段表达载体,通过双荧光素酶检测系统对启动子活性进行检测。对启动子活性最高区域预测出的3个特异性蛋白1 (Sp1)转录因子结合位点分别进行点突变并构建3个突变载体,利用双荧光素酶检测系统测定其活性。结果显示,在构建的4个不同长度启动子缺失片段中1 656 (-1 604/+51)区域活性最高,在此区域构建的3个突变载体的启动子活性较野生型(片段1 656)均显著降低,说明-1 604/+51区域为北极狐CBD103基因的核心启动子区,-1 552/-1 564、-1 439/-1 454和-329/-339区域为正调控区域。文中成功获得了北极狐CBD103基因的核心启动子区域和正调控区域,这为进一步研究该基因调控北极狐被毛颜色分子遗传机制奠定了基础。     

真核基因转录激活的多位点协同调控

真核基因的转录激活具有协同性的特征,表现为多个转录调控位点的共同作用效果大于每个位点单独作用之和,受多个位点调控的基因转录呈S型曲线.多个激活蛋白之间的相互作用、激活蛋白与各DNA位点的协同结合以及激活蛋白与转录机器的协同作用,三种途径都对协同性转录激活行为产生影响.协同性转录激活的本质是多个结合在调控位点上的激活蛋白之间直接或间接的相互作用.多位点的协同转录调控机制有助于理解生物的多种调控过程和建立基因调控网络.     

用生物信息学方法寻找肝癌特异性表达基因转录调控模式

为了对肝癌(hepatocellularcarcinoma,HCC)的分子发病机理进行研究,首先对肝癌基因表达谱数据用t-检验算法进行了分析,找到了肝癌中特异性表达基因(characteristicgenes).然后把这些基因结合已知的肝HNF家族转录因子染色质免疫共沉淀结合DNA启动子芯片(ChIP-chip)实验数据用SAEM算法进行分析,得到了肝癌特异性表达基因的转录调控关系,并寻找到了多个HNF家族转录因子调控单基因的转录调控模式.结果表明HNF家族转录因子对大量具有重要功能的肝癌特异性表达基因进行了转录调控,并且多个HNF家族转录因子调控单基因可以形成前馈环和多输入调控等模式.