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Nature:日本科學家生成人類全基因組中的增強子和啟動子圖集

2014-04-02 21:29 閱讀:3200 來源:生物幫 責任編輯:張子玲
[導讀] 日本理化研究所的研究人員與世界各地的科學家合作,生成了兩個人類全基因組的基因調(diào)控子圖集。第一篇是轉(zhuǎn)錄起始位點圖集,即RNA聚合酶開始將DNA轉(zhuǎn)錄成RNA;第二篇是增強子激活圖集,非啟動子DNA的延伸上調(diào)某些基因的轉(zhuǎn)錄。

    日本理化研究所的研究人員與世界各地的科學家合作,生成了兩個人類全基因組的基因調(diào)控子圖集。發(fā)表在2014年3月26日的《Nature》的兩篇論文報道。第一篇是轉(zhuǎn)錄起始位點圖集,即RNA聚合酶開始將DNA轉(zhuǎn)錄成RNA;第二篇是增強子激活圖集,非啟動子DNA的延伸上調(diào)某些基因的轉(zhuǎn)錄。
 


    “這兩篇論文是非常重要的”沒有參與該研究、加州大學圣地亞哥分校的生物化學家王偉(音譯,Wei Wang)說。 “這將是一個非常寶貴的資源。 ”

    “我們做了一個正常細胞注釋的百科全書:185,000啟動子,44,000增強子,并且其中大部分都具有組織特異性,”該研究項目的啟動者、理化研究所組學科學中心的林崎良英(音譯,Yoshihide Hayashizaki)說。

    “這是一個對不同細胞類型的轉(zhuǎn)錄子活性進行非常廣泛的調(diào)查,是一個非常寶貴的資源,并且在目前來說,這也是相當獨特,”美國馬薩諸塞大學醫(yī)學院的翁治平(音譯,Zhiping Weng )說。翁指出,唯一可比的資源是基因型與組織中的表達程序( GTEX ) ,當與FANTOM相比時,是“在這一點上并沒有那么全面, ”她說。 “現(xiàn)在,這是最全面,大量收集有效轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)的時候,特別是原代細胞。我覺得這是非常重要的。我想很多人會發(fā)現(xiàn)這數(shù)據(jù)是非常有用的。 ”

    FANTOM是幾個項目之一,旨在注釋人類基因組,并確定基因表達是如何產(chǎn)生那么多種細胞類型。參與DNA元件百科全書(ENCODE)計劃的成員中,包括了日本理化研究所的一些研究人員,利用染色質(zhì)免疫沉淀分析和DNA酶敏感區(qū)定位法,此外,為了確定轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合DNA和染色質(zhì)“開放”位點,因此用DNA酶進行切割。ENCODE研究團隊使用多種細胞系和只研究少數(shù)細胞類型,而FANTOM研究組研究無數(shù)的原代細胞和組織類型,以及細胞系。

    “我發(fā)現(xiàn)FANTOM和ENCODE是互補的,因為FANTOM主要生成轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù),而ENCODE生成多樣性更豐富、更多類型的數(shù)據(jù)。

    但FANTOM在細胞類型尺寸描述上更多,而ENCODE主要集中在細胞系中,僅有少數(shù)種類的原代細胞和組織類型, ”翁(參與ENCODE計劃)說。 “你可以想象這兩個非常大的項目,它們處于一個非常大的異次元中。 ”

    為了創(chuàng)建這些圖譜,F(xiàn)ANTOM的研究人員利用帽分析基因表達( CAGE )測序rna轉(zhuǎn)錄啟動子。通過映射 CAGE 標簽上的人類基因組,日本理化研究所領導的研究組鑒定出位于轉(zhuǎn)錄起始位點上游的啟動子區(qū)域。研究人員使用CAGE 識別出人類原代細胞、組織樣品和永生細胞系的啟動子,他們發(fā)現(xiàn),許多基因具有多個轉(zhuǎn)錄起始位點,并且在不同類型的細胞中轉(zhuǎn)錄起始的位置也不同。

    采用CAGE ,研究組也確定了增強子的RNA轉(zhuǎn)錄序列。其他研究組先前表明,一些增強子是雙向轉(zhuǎn)錄——從中心開始往外面兩個方向轉(zhuǎn)錄,兩條DNA鏈同時進行。FANTOM研究小組發(fā)現(xiàn)的證據(jù)表明,雙向轉(zhuǎn)錄是增強子激活的一個明顯特征。CAGE檢測出約75 %的增強子促進HeLa細胞中的報告基因表達,比以前通過ENCODE鑒定出非轉(zhuǎn)錄增強子的多。

    王先生說,他最感興趣的是增強子圖集。 “這是人們第一次如此大規(guī)模的完成增強子RNA [分析] , ”他說。

    “在這么多類型的細胞,這一數(shù)字[增強子激活]是在一種低端領域中, ”王說, “特別是,如果你與ENCODE和其他注釋比較。 . . . 我想這與低豐度的eRNAs [增強子RNA ]有關。”

    其他組也發(fā)現(xiàn),增強子生成RNA量非常低。“我唯一擔心的是,他們可能錯過很多激活的增強子,”王說。 “我的理解是,他們同時擁有[一]高真陽性率,和假陰性率。所以,無論他們確定什么,我相信那些是真實的,激活的增強子,但它們也可能會錯過激活的增強子,那是因為低豐度的eRNAs.”

    林崎表示,增強子和啟動子的在未來的用途,定義到不同的細胞類型提高將一個細胞轉(zhuǎn)化成另一個類型的細胞的可能性。它也可以幫助預測一個特定癌癥是否要轉(zhuǎn)移,他補充說。


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