超级增强子(Super enhancer, SE),与编码细胞特性关键转录调控因子的基因相关,其能够比典型的增强子激发关键转录因子更高的转录活性,在细胞身份特性的控制中起着关键作用。超级增强子的概念由Richard A. Young团队在2013年提出,发表在CELL杂志上,并为鉴定超级增强子开发了ROSE软件。
超级增强子文章和ROSE官网::
- Master Transcription Factors and Mediator Establish Super-Enhancers at Key Cell Identity Genes: Cell
- Young Lab :: ROSE - Ranking Of Super Enhancer, Download (mit.edu)
这几篇介绍文章很不错:
- ROSE | 超级增强子鉴定 (qq.com)(临时链接,失效就去搜狗微信搜索sogou.com)
- 从Richard Young教授的系列研究看超级增强子发现背后的故事 (附超级增强子鉴定代码) - 腾讯云开发者社区-腾讯云 (tencent.com)
- 使用ROSE鉴定超级增强子 - 腾讯云开发者社区-腾讯云 (tencent.com)
以下引自 Bioinformation 公众号:ROSE | 超级增强子鉴定 (qq.com)
背景介绍:
提到超级增强子,我首先想到的是增强子这个概念,我们先来看下增强子的概念:
增强子为基因组上的一段DNA序列,可与转录因子配合调控基因的表达。我们知道人体所有细胞基因组相同,但是细胞的形态和功能各不相同,这很大程度上是由增强子决定的。简而言之,超级增强子(SE)是一簇有多个enhancer组成的一个大的增强子簇。目前鉴定增强子最经典的方法是H3K27ac-chip-seq,用ROSE软件分析可将peaks分为增强子与超级增强子两类。相比与普通增强子,SE具有更强的特异性(包括组织特异性,耐药性,环境反应性等),因此,SE可能成为癌症或其他疾病的治疗靶点。
超级增强子的特点(那么超级增强子“超级”在哪里呢?):
超级增强子(Super enhancer, SE)是一类具有超强转录激活特性的顺式调控元件。
- 与普通增强子(Typical enhancer, TE)相比,超级增强子区域跨度范围通常可达 8-20 Kb,远高于普通增强子的200-300 bp跨度范围。更重要的是,超级增强子比普通增强子具有更高密度的转录激活相关组蛋白修饰(H3K27ac、H3Kme1等)、Mediator复合体和Bromodomain containing 4 蛋白(BRD4,与组蛋白乙酰化修饰位点结合)的结合;辅因子(Mediator等)及转录因子富集密度 。以上特点决定了超级增强子具有强大的调控功能。
- 具体来说,超级增强子较普通增强子表现出更高的转录因子密度,并且经常与控制体细胞中细胞状态和分化的关键谱系特异性的基因相关,它促进基因表达的能力更强,主要负责调控决定细胞身份的基因的表达。大部分超级增强子在细胞内处于抑制状态,一般只有少量决定细胞身份的超级增强子被打开,一旦细胞内超级增强子打开错误,或靶向的基因错误,就导致肿瘤的发生。很多关键致癌基因都是超级增强子驱动的。肿瘤发生过程中,肿瘤细胞还会在致癌基因处构建超级增强子,用于驱动致癌基因的表达。相比单个基因,肿瘤细胞更依赖超级增强子。这意味着超级增强子或许是不错的抗肿瘤靶点,表明了超级增强子在生物学和医学研究中具有重要的作用和广泛的应用。
在超级增强子的文章中,作者对chipseq数据进行增强子的鉴定,一共鉴定出8794个增强子,然后对这些增强子进行密度排序,发现这些增强子呈现出明细的两极分化趋势。根据转录激活通用辅助因子Med1的密度水平高低对增强子分为两大类,
1.typical enhancers和 2.super enhancers.
简称TE和SE, 进一步分析发现TE和SE在长度上具有非常明显的区别,SE的长度是TE长度的10倍以上,一个普通的增强子只有几百bp的长度,而超级增强子的长度在几千bp左右。因此作者提出鉴定超级增强子的两个关键因素:
- 建立在增强子的基础上,可以看做增强子富集的区域
- 相比增强子,超级增强子区域具有更高的转录因子的密度
基于以上两个关键因素,作者编写了一个叫做ROSE的软件,专门用来鉴定超级增强子。
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