基础知识--增强子

一、定义

增强子(Enhancer) 又可译为强化子，是DNA上一小段可与蛋白质结合的区域，与蛋白质结合之后，基因的转录作用将会加强。增强子可能位于基因上游，也可能位于下游。且不一定接近所要作用的基因，甚至不一定与基因位于同一染色体。这是因为染色质的缠绕结构，使序列上相隔很远的位置也有机会相互接触。
维基百科

二、特点

无距离性

一般位于上游-200bp处，但可增强远处启动子的转录，即使相距>10kb也能发挥作用。

无方向性

无论位于靶基因的上游、下游或者内部都可以发挥增强转录的作用。

具有组织特异性

在不同种属的细胞中，其增强转录活性不同。

有相位性
```
其作用和DNA构象有关。
```

须与特定的蛋白质因子结合

增强子一般具有组合或细胞特异性，许多增强子只在某些细胞或组织中表现活性，是由这些细胞或组织中具有的特异性蛋白质因子所决定的。

没有物种和基因的特异性

可以接到异源基因上发挥作用。

有的增强子可以对外部信号产生反应

某些增强子可以被固醇类激素所激活，热休克基因在高温下才表达。

三、增强子的作用机制

基于looping的模型在增强子-启动子远端连接的鉴定中得到大多数的实验支持。增强子是转录因子结合位点的密集簇，其组装代表各种结构和功能列别的达蛋白复合物，并且富含蛋白质的增强子极大地激活来自特定靶标启动子的转录。因此检测增强子-启动子远端连接并将增强子-启动子远端连接与全基因组的基因表达相关联，将有助于了解增强子的作用机制。

成环模型

DNA折叠成环，与增强子结合的蛋白质与启动子邻近区域结合的蛋白质相遇进而产生相互作用，同时向启动子区弯曲靠拢，从而起转录增强作用。

滑动模型

转录因子与增强子结，并沿着DNA向下滑动至启动子，在启动子中促进普通转录因子和聚合酶的结合。

异化追踪模型

是滑动模型和成环模型的结合，特异的转录激活蛋白首先与增强子结合，之后通过成环作用再与接近启动子的上游DNA结合，然后这些转录调控因子在染色体纤维上通过短距离移动确认目标启动子，进而激活转录。

链接模型

一连串的蛋白质复合物沿着启动子上的染色质纤维延申然后介导基因激活。

QQ图片20220724185726.png

四、超级增强子

定义

超级增强子是一类由多个增强子(增强子间间隔小于12.5kb)组成的一簇增强子--超级增强子。是一类特殊的增强子。

特点

①长度比一般增强子长，一般增强子的长度<5kb，超级增强子的长度一般>10kb。

②超级增强子周围有多种活性组蛋白marker(H3K27ac,H3K4me1)修饰及激活辅助转录因子(P300,MED1)。

③超级增强子结合多种转录因子，协同调节基因的表达。

五、增强子的鉴定

①染色质免疫共沉淀技术(ChIP-seq)
针对活性增强子相关联的因子或组蛋白修饰进行检测，如转录因子、转录辅激活因子(如Mediator,P300)、组蛋白修饰H3K27ac和H3K4me1等。活性增强子通常同时含有H3K27ac和H3K4me1修饰，而静态增强子一般同时具有H3K4me1和H3K4me3组蛋白标记。

对多个转录因子的peak区域进行据类，识别增强子区域
将H3K4me1和H3K27ac这两种组蛋白修饰作为增强子区的mark
使用RNA聚合酶Ⅱ的最大亚基POLR2A作为抗体进行ChIP-seq，识别增强子（RNA聚合酶Ⅱ能与数千个增强子结合）
使用组蛋白乙酰化转移酶P300作为抗体进行ChIP-seq，识别增强子

②甲醛辅助分离调控元件(FAIRE)结合测序

在全基因组范围内鉴定染色质可及性，检测与调节活性相关的DNA序列的方法

③染色体三维构象(5C,ChIA-PET,Capture-C)

提供了增强子-启动子相互作用信息

六、增强子数据库

①EnhancerAtlas

该数据库提供了九种物种的增强子注释，包括人类(hg19)、小鼠(mm9)、果蝇(dm3)、蠕虫(ce10)、斑马鱼(danRer10)、大鼠(rn5)、酵母(sacCer3)、鸡(galGal4)、和公猪(susScr3)。基于多个高通量实验数据集预测增强子。
http://www.enhanceratlas.org/