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转录因子研究策略

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转录因子研究策略

发布日期:2019-07-05 作者:威尼斯官网 点击:

生物作为一个最为复杂且有序的结构体,每一个生物学过程都有纷杂的成员共同参与,基因表达调控探究一直是分子生物学的前沿热点,而转录水平调控是基因表达过程中最重要的第一步,也是很多基因表达调控的主要方式之一。从别人的套路上我们一起来看看转录因子研究思路。

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图1:转录因子的作用模式示意图

转录因子(transcription factor, TF),特点如下:

1、 蛋白质分子,同源性高的组成一个大家族

2、 结合DNA上顺式作用元件

3、 团战精神,与小伙伴(辅因子、聚合酶等)一起共同完成任务

4、 既有激活转录,也有抑制转录

了解主角后,我们一起跟着前人的脚步走一走套路:


先看第一条路:对转录因子家族进行鉴定与分析——认清这么多家人不容易!

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该思路在于对目的转录因子家族的整体情况进行分析,包括该家族内转录因子的个数、对应的基因、在染色体上的分布情况,以及不同物种之间的亲缘关系、进化树等。除此之外,对于该转录因子家族的表达情况也是关注的重点,包括在不同组织中的表达情况,以及不同逆境处理条件下的转录因子家族的表达情况。通过表达分析,可以推测转录因子的功能,为后续研究提供方向。

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图2  A,鉴定的转录因子基因ID; B 转录因子蛋白结构和定位;C:染色体位置和亲缘关系;D:表达模式


第二条路:欢迎新成员,每个人都有自己的故事

文章:ZmbZIP4 Contributes to Stress Resistance in Maize by Regulating ABA Synthesis and Root Development

对于新发现的转录因子的探究和功能阐述也是转录因子研究的重点。该文章通过对鉴定到的ZmbZIP4进行了进化树以及亲缘关系的分析,并对其中不同的逆境处理下的表达情况进行了探究。随后通过构建过表达材料、野生型、突变体材料,对其在根系发育以及抗逆能力进行了阐述。随后通过ChIP-seq对其下游把基因进行了挖掘,并对下游靶基因进行了功能注释。结合ChIP-seq数据以及其他的分析,作者构建了ZmbZIP4作用模式网络图,对其在促进根系生长以及提高抗逆能力方面做了系统的阐述。

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图3  ZmbZIP4的作用模式


第三条路:老干部的也有你不了解的一面

文章:A single transcription factor promotes both yield and immunity in rice

对于一个特定转录因子作用机制的研究也是热门所在,挖掘到的相关机制的文章也是屡次出现在Science、Nature Communication、Nature Genetics等高水平杂志上。2018年Science刊登了四川农业大学就水稻中IPA1转录因子的作用模式进行了探究的文章A single transcription factor promotes both yield and immunity in rice。根据之前的报道,转录因子IPA1能够减少水稻非生产性的分蘖,并增加每个稻穗的籽粒,从而提升了水稻的产量。

该文章通过侵染稻瘟病菌后外体叶片和植株的表型,证明IPA1增加了水稻的免疫力。同时发现水稻响应于稻瘟病菌侵染,IPA1基因的DNA结合结构域区163位丝氨酸发生磷酸化,改变了IPA1的DNA结合特异性。磷酸化后的IPA1结合到病原菌抗性基因WRKY45的启动子区,激活该基因的表达,进而增强水稻的疾病抗性。在侵染后的48小时,IPA1恢复到未被磷酸化的状态,继续作用于水稻的正常生长,保证水稻产量。因此,IPA1通过维持水稻生长和免疫之间的平衡同时促进了水稻的产量和疾病抗性。该研究对IPA1转录因子如何实验水稻抗病以及增产进行了阐述。

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图4 A:IPA1提高植物的稻瘟病菌能力;B稻瘟病感染后IPA1磷酸化;C:磷酸化IPA1结合WRKY45提高抗病能力;D:163位丝氨酸磷酸化对于抗病能力的提高是必须的


第四条路:团结就是力量

除了上述提到的常规对转录因子研究思路外,也有一些文章从其他角度对转录因子的研究提供了新的思路。The Transcription Factor ERG Regulates Super-Enhancers Associated With an Endothelial-Specific Gene Expression Program文章通过将转录因子ChIP-seq数据与标记增强子的组蛋白修饰数据进行关联,证明转录因子ERG通过调节谱系特异性增强子和超级增强子来促进内皮稳态。在ERG超级增强子中富集心血管疾病相关的单核苷酸多态性表明ERG依赖性转录调节疾病风险。

The transcription factor CBFB suppresses breast cancer through orchestrating translation and transcription.文章阐述了CBFB通过hnRNPK与mRNA结合,并通过eIF4B(一般翻译起始因子)增强翻译,并对乳腺癌的发病进行了进一步研究。另外Genetic determinants and epigenetic effects of pioneer factor occupancy文章对转录因子的结合区域甲基化水平以及偏好型进行了探究。无论是增强子区、mRNA还是甲基化区域,三个思路都是在研究转录因子时可以考虑的方向。


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图5:转录因子结合增强子区域


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图6:转录因子结合RNA完成调控


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图7:蛋白对DNA低甲基化区域的特异性结合


  对一个转录因子而言,其下游靶基因的挖掘是至关重要的,在研究蛋白质和DNA互作的手段中,ChIP-seq更加直接与真实,已经广泛应用于转录因子的研究。威尼斯网址作为一家专业提供表观组学技术服务的威尼斯,ChIP-seq一直是威尼斯王牌产品,拥有这众多项目处理经验,旨在为每一个客户提供最优质的技术服务。对于各种难处理样本威尼斯也有自己独到的优势。


本文网址:/news/463.html

关键词:转录因子,ChIP,ATAC

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