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4️⃣ 核酸序列特征分析(3):启动子及转录因子结合位点预测和转

4️⃣ 核酸序列特征分析(3):启动子及转录因子结合位点预测和转

作者: Y大宽 | 来源:发表于2019-01-25 08:01 被阅读38次
    序列比对和序列特征分析总目录

    启动子Promoter是位于基因5'端上游的DNA序列,调控基因表达。作用方式是通过与转录因子结合。关于启动子更详细的简文请看查找一个基因的启动子序列

    • 原核生物启动子区有明显的共同一致的序列,而真核基因启动子区域多种转录因子相互作用共同完成调控,调控机制更加复杂。
    • 真核生物的启动子的-25~-35区域含有TATA序列,是RNA聚合酶的识别区,可以使转录精确起始,称为核心启动子元件
    • 而-70-80区域含有CCAAT序列,-80-110区域有GCCACACCC或GGGCGGG序列,这两个区域控制转录的起始频率。
    • TATA上游保守序列叫上游启动子元件(Upstream promoter element,UPE)或上游激活序列(Upstream activating sequence,UAS)。
    • 真核有很多转录因子,同一个转录因子可以调控多个gene,转录因子结合的DNA序列是比较短的DNA片段,而在整个基因组又有大量重复序列,这些都给转录因子结合位点的识别带来难度。所以,识别的时候要结合基因结构信息,如CpG岛,外显子/内含子信息等

    启动子结合位点和TFBS常用数据库有

    • EPD(eukaryotic promoter database):
      有注释的非冗余的真核生物RNA聚合酶II启动子数据库,转录因子起始位点(Transcription start site, TSS)都经过试验获得。
    • TRANSFAC
      真核生物转录调控信息数据库,收录数据也都经过验证,包含转录因子,转录调控关系及转录因子结合位点等信息,物种也比较全,有人,大鼠,小鼠,酵母,线虫,拟南芥,果蝇等。
    • DBTSS
    • TRRD

    如何搜索目的DNA序列中是否含有已知位点的序列模式?

    1 启动子区域预测

    1.1 PromoterScan

    举例:人类ALB基因(NC_000004.12)启动子区域转录因子结合位点分析

    • 首先,NCBI找到ALB基因序列,选取该序列5'端上游2000bp,3'下游100bp的序列,复制FASTA格式序列,提交到promoterscan,下图,submit

    image.png
    • 结果如下

    • 解释

    • promoter score:默认50,越大可靠性越强,本例为53.7
    • 启动子位于正链1727-1977之间
    • significant signals显示了与该启动子区域结合的TF的名称,编号,链,位置和权重,本例显示有5个TF结合位点,点击TFD可以查看具体信息。

    1.2Promoter 2.0

    1.3细菌启动子预测1

    1.4细菌启动子预测2

    1.5细菌操纵子预测

    1.5真核启动子预测

    转录因子结合位点分析

    • 启动子是RNA聚合酶的识别,结合和起始转录的特定DNA序列,是顺势作用元件。
      转录因子结合位点,transcription factor binding site,TFBS,位于启动子中,是与转录因子结合的DNA序列,长度月5-20bp。
    • 真核有很多转录因子,同一个转录因子可以调控多个gene,转录因子结合的DNA序列是比较短的DNA片段,而在整个基因组又有大量重复序列,这些都给转录因子结合位点的识别带来难度。

    3 转录终止信号预测

    转录终止信号是mRNA序列3'端终止密码子下游的加尾信号。3'加尾是真核mRNA转录后的3个最主要的加工方式之一(加帽,加尾,内含子剪切)。
    加尾与mRNA稳定,细胞内转运,翻译起始等有很大关系。
    转录终止信号序列主要特征为AATAAA序列,也叫polyA信号,其识别就是基于此特征。
    主要工具有

    2.1 POLYAH

    PLOYAH

    2.2ARNold:

    不依赖Rho因子的转录终止序列预测,可显示茎环结构。

    2.2 FindTerm:

    也可以用于非Rho依赖型终止子发现。一次只能发现一个terminator,如果处理长序列,一旦定位一个终止子,需要把这端序列删除,然后再重新提交。

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