啟動子分析轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點

啟動子分析-----------轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點啟動子分析-----------轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點啟動子是DNA分子能夠與RNA聚合酶特異結(jié)合的部位，也就是使轉(zhuǎn)錄開始的部位。在基因體現(xiàn)的調(diào)控中，轉(zhuǎn)錄的起始是個核心。經(jīng)常某個基因與否應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)決定于在特定的啟動子起始過程。啟動子普通可分為兩類:(1)一類是RNA聚合酶能夠直接識別的啟動子。這類啟動子應(yīng)當(dāng)總是能被轉(zhuǎn)錄。但事實上也不都如此，外來蛋白質(zhì)可對其有影響，即該蛋白質(zhì)可直接阻斷啟動子，也可間接作用于鄰近的DNA構(gòu)造，使聚合酶不能和啟動子結(jié)合。(2)另一類啟動子在和聚合酶結(jié)和時需要有蛋白質(zhì)輔助因子的存在。這種蛋白質(zhì)因子能夠識別與該啟動子次序相鄰或甚至重疊的DNA次序。因此，RNA聚合酶能否與啟動子互相作用是起始轉(zhuǎn)錄的核心問題，似乎是蛋白質(zhì)分子如何能識別DNA鏈上特異序列。例如，RNA聚合酶分子上與否有一種活性中心能夠識別出DNA雙螺旋上某特異序列的化學(xué)構(gòu)造?不同啟動子對RNA聚合酶的親和力各不同。這就可能對調(diào)控轉(zhuǎn)錄起始的頻率，亦即對基因體現(xiàn)的程度有重要不同。DNA鏈上從啟動子直到終止子為止的長度稱為一種轉(zhuǎn)錄單位。一種轉(zhuǎn)錄單位能夠涉及一種基因，也能夠涉及幾個基因。啟動子預(yù)測軟件大致分為三類，第一類是啟發(fā)式的辦法，它運用模型描述幾個轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合部位定向及其側(cè)翼構(gòu)造特點，它含有挺高的特異性，但未提供通用的啟動子預(yù)測辦法；第二類是根據(jù)啟動子與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的特性，從轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合部位的密度推測出啟動子區(qū)域，這辦法存在較高的假陽性；另一類是根據(jù)啟動子區(qū)本身的特性來進行測定，這種辦法的精確性比較高。同時，還能夠結(jié)合與否存在CpG島，而對啟動子預(yù)測的精確性做出輔助性的推測。啟動子預(yù)測軟件有：PromoterScan;Promoter2.0;NNPP;EMBOSSCpgplot;CpGPrediction啟動子及轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點數(shù)據(jù)庫及預(yù)測工具冷泉港啟動子分析程序介紹在線預(yù)測和分析基因啟動子（promoter）普通在公共數(shù)據(jù)庫中，如NCBI、UCSC、Ensembl給出的人類基因序列都沒有對基因進行具體的標(biāo)注。但是，有諸多在線工具，能夠預(yù)測和分析基因序列上的啟動子、內(nèi)含子、UTR區(qū)等。在這里就簡樸總結(jié)收集某些網(wǎng)站，備用。1.NCBI上的FindingPromoter（NCBI推薦的）（）PromoterScanfromtheBioinformaticsandMolecularAnalysissectionofNIH.TFSearchfromtheComputationalBiologyResearchCenterofJapan.DRAGONGeneStartFinderfromtheDRAGONGenomeExplorersite.2.Promoter2.0PredictionServer（）Promoter2.0predictstranscriptionstartsitesofvertebratePolIIpromotersinDNAsequences.Ithasbeendevelopedasanevolutionofsimulatedtranscriptionfactorsthatinteractwithsequencesinpromoterregions.Itbuildsonprinciplesthatarecommontoneuralnetworksandgeneticalgorithms.3.TFSEARCH（）SearchingTranscriptionFactorBindingSites(ver1.3)4.NeuralNetworkPromoterPrediction(伯克利大學(xué))（:9005/seq_tools/promoter.html）5.TheMarkovChainPromoterPredictionServer(杜克大學(xué))（）6.NeuralNetworkPromoterPrediction(BIosino：中國生物信息)（）7.Core-PromoterPredictionProgram（byMichaelZhang）（）PROMOTERFINDINGANDANALYSISPROGRAMSONTHEINTERNET--------------------------------------------------------------------------------TRANSPLORER(TRANScriptionexPLORER)Dnanalyze(TFmapping)DragonPromoterFinder1.2(TSSfinderandpromoterregionanalysis)FunSiteP2.1HCtata(TATAsignalprediction)McPromoterVer.3MatInspector(SearchforTFbindingsites)ModelGeneratorandModelInspectorNNPP2.1(TSSfinder)PromoterInspector(Strandnon-specificpromoterregionfinder)Promoter2.0(TSSfinder)PromoterScanII(Promoterregionprediction)RGSiteScanSignalScan(SearchforEukaryoticTranscriptionalElements)TESS(SearchforTranscriptionElements)TFSEARCH(PredictsTFbindingsitesbasedonTRANSFACdata)TRANSFAC(TFdatabaseandanumberofassociatedprograms)TSSGandTSSWPROMOTER2.0普通擬定啟動子的算法能夠分成兩種,一種根據(jù)啟動子區(qū)多個轉(zhuǎn)錄信號,如TATA盒、CCAAT盒,結(jié)合對這些保守信號及信號間保守的空間排列次序的識別進行預(yù)測。如PROMOTER2.0,用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辦法擬定TATA盒、CCAAT盒、加帽位點(capsite)和GC盒(GCbox)的位置和距離,識別含TATA盒的啟動子。PROMOTERSCAN根據(jù)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合部位在基因組中分布的不平衡性,將轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合部位分布密度與TATA盒的權(quán)重矩陣(weightmatrix)結(jié)合起來,從基因組DNA中識別出啟動子區(qū)[3]。但上述程序預(yù)測的假陽性率較高,PROMOTER210每23kb出現(xiàn)一種假陽性;PRO2MOTERSCAN平均每19kb出現(xiàn)一種假陽性。PromoterInspector另一種辦法根據(jù)啟動子區(qū)序列的特性進行預(yù)測。Promo2terInspector從一組訓(xùn)練序列中提取出啟動子區(qū)的環(huán)境特性,并將外顯子、內(nèi)含子和3’端非翻譯區(qū)的特性與啟動子區(qū)加以分辨,從而在基因組中擬定啟動子位置FirstEF近來尚有某些程序?qū)⑸鲜鲛k法與CpG島(CpGislands)信息相結(jié)合。CpG島是一段200bp或更長的DNA序列,核苷酸G+C的含量較高,并且CpG雙核苷酸的出現(xiàn)頻率占G+C含量的50%以上。許多脊椎動物的啟動子區(qū)都與CpG島的位置重疊。FirstEF(http://rulai1cshl1org/tools/FirstEF/)搜索通過5’UTR定位技術(shù)構(gòu)建的第一外顯子數(shù)據(jù)庫,識別第一剪切點(firstsplicingdonorsite),結(jié)合CpG島信息,擬定啟動子區(qū)。這種辦法使預(yù)測的敏感性和特異性都明顯提高。該程序預(yù)測含CpG島的啟動子的敏感性和特異性都高于90%,預(yù)測不含CpG島的啟動子的精確性相對略低。TRRD數(shù)據(jù)庫,每個條目對應(yīng)一種基因。應(yīng)用權(quán)重矩陣數(shù)據(jù)庫搜索轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合部位的程序涉及SIGNALSCANMatInspector轉(zhuǎn)錄因子搜索程序(transcriptionalfactorsearch,TF2SEARCH)等等。盡管基于PWM的搜索比較敏感,但它最大的缺點就是假陽性率過高,在預(yù)測的成果中有諸多結(jié)合部位并不真正含有生物學(xué)功效。COMPEL數(shù)據(jù)庫經(jīng)實驗擬定的復(fù)合元件不多,COMPEL數(shù)據(jù)庫中收錄了近200條經(jīng)實驗擬定的復(fù)合元件的信息。如果轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合部位的預(yù)測成果中包含復(fù)合元件,顯然比單個元件更有可能含有生物學(xué)功效。Co-Bind程序通過建立兩個轉(zhuǎn)錄因子