Informasi

Bagaimana cara mencari faktor transkripsi?

Bagaimana cara mencari faktor transkripsi?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Saya perlu menemukan faktor transkripsi utama yang mengatur protease yang disekresikan dalam jamur untuk diganggu ke arah peningkatan regulasi dan ekspresi berlebih protein rekombinan ekstraseluler. Bagaimana saya bisa mendeteksi faktor transkripsi dan lebih disukai menguasai TF (regulator utama) dalam suatu organisme? Apakah NGS berlaku untuk menemukan TF dan lebih disukai yang baru? Saya tahu ChIP-seq digunakan untuk mengidentifikasi situs pengikatan TF tetapi bagaimana dengan deteksi TF yang mengikat ke situs ini?


Bagaimana saya bisa mendeteksi faktor transkripsi dan lebih disukai menguasai TF (regulator utama) dalam suatu organisme?

Pendekatan termudah untuk menemukan faktor transkripsi untuk organisme tertentu akan didasarkan pada urutan homologi dengan faktor transkripsi lainnya. Agar ini berfungsi, organisme yang Anda minati harus berupa urutan, Anda dapat memeriksa ini (misalnya) di halaman genom NCBI. Dengan membandingkan genom atau gen organisme Anda dengan faktor transkripsi (jamur) lain yang diketahui, Anda dapat menemukan sebagian besar faktor transkripsi organisme itu.

Apakah NGS berlaku untuk menemukan TF dan lebih disukai yang baru?

Baik NGS dan ChIP-Seq hanya memungkinkan Anda untuk menentukan urutan DNA (atau RNA jika Anda membalik transkripsi terlebih dahulu). Oleh karena itu teknik ini saja tidak akan membantu Anda dalam mengidentifikasi TF mana yang bekerja pada gen Anda.

Saya tahu ChIP-seq digunakan untuk mengidentifikasi situs pengikatan TF tetapi bagaimana dengan deteksi TF yang mengikat ke situs ini?

Saat ini saya tidak dapat memikirkan eksperimen 'klasik' atau standar apa pun untuk menentukan TF mana yang mengikat gen atau promotor tertentu. Satu kemungkinan adalah menggunakan CoIP (presipitasi co-imuno) pada kompleks RNA polimerase dan menggunakan spektronomi massa untuk mengidentifikasi TF di kompleks itu. Masalah dengan ini adalah, bahwa Anda memerlukan cara untuk hanya mendapatkan kompleks RNA polimerase untuk gen yang Anda minati dan tidak semua yang lain di dalam sel. Mungkin Anda dapat menggunakan kolom dengan probe DNA yang dapat berhibridisasi dengan gen Anda alih-alih CoIP berbasis antibodi standar.

Cara lain untuk menentukan TF mana yang mengikat promotor gen Anda adalah dengan menganalisis urutan promotor masing-masing. Namun, tanpa mengetahui sebagian besar (atau setidaknya beberapa) urutan pengikatan TF dalam organisme Anda, kemungkinan besar ini tidak akan bekerja dengan baik. Sunting: Seperti yang dikomentari @AlanBoyd, ada database untuk faktor transkripsi jamur. Namun, sepertinya mereka terutama menjelaskan gen jamur mana yang merupakan faktor transkripsi, tetapi tidak mencakup motif pengikatan dari faktor-faktor ini.


Cara terbaik adalah menentukan TF dalam organisme tertentu dengan fungsi tertentu terlebih dahulu, kemudian Anda perlu memeriksa apakah itu faktor transkripsi dan menemukan domainnya di http://smart.embl-heidelberg.de/.


Faktor Transkripsi

Faktor transkripsi adalah protein pengikat DNA yang memainkan peran kunci dalam transkripsi gen. Mereka adalah modular dalam struktur dan heterodimerik. Dibangun di dalam faktor transkripsi adalah domain pengikatan DNA dan beberapa situs untuk ko-regulator transkripsi lainnya untuk mengikat. Faktor transkripsi mengikat sekuens pendek yang dilestarikan yang terletak di dalam setiap promotor di sepanjang untaian DNA. Pada akhirnya, faktor transkripsi dapat dianggap sebagai "penjaga gerbang" yang menentukan apakah suatu gen diekspresikan atau tidak. Dalam sel eukariotik, ini dimungkinkan dengan bantuan varian protein aktivator dan represor.


Gambar ini adalah penggambaran virtual faktor transkripsi tipe Ritsleting Leusin dalam kompleks dengan DNA.

Protein aktivator membantu "mengaktifkan" transkripsi mRNA dengan mengikat potongan DNA yang disebut penambah/. Enhancer pada dasarnya adalah bentangan pendek (50-1500 pasangan basa) DNA yang, ketika terikat pada aktivator, membuat transkripsi gen lebih mungkin terjadi. Hal ini menyebabkan perubahan konformasi dalam struktur tiga dimensi DNA yang membawa mereka lebih dekat ke promotor gen untuk memulai transkripsi, bahkan jika promotor berjarak ribuan pasangan basa. Ini membangun kompleks inisiasi transkripsi yang dapat merekrut RNA polimerase untuk memulai transkripsi. Tujuan utama dari elemen-elemen ini adalah untuk membawa faktor-faktor yang mereka ikat, lebih dekat ke kompleks inisiasi. Di sisi lain, kami memiliki represor yang mengikat langsung ke daerah promotor dan penambah untuk memblokir transkripsi secara fisik. Represor secara fisik responsif terhadap rangsangan eksternal sementara korepresor membantu menekan awal transkripsi dengan merekrut enzim histone deacetylase (keluarga enzim ini menghilangkan gugus asetil dari asam amino lisin pada histon, memungkinkan histon untuk membungkus lebih erat di sekitar DNA sehingga tidak dapat terurai atau memungkinkan transkripsi).


Cara mengidentifikasi situs awal transkripsi

Isu kritis dalam pemetaan situs sebenarnya dari inisiasi transkripsi adalah untuk dapat membedakannya dari ujung 5' yang dihasilkan oleh pembelahan atau degradasi RNA dan dari ujung 5' yang dihasilkan oleh penyalinan RNA yang tidak lengkap ke dalam cDNA. Ciri konvensional TSS di sebagian besar eukariota adalah penambahan struktur tutup 7-metil guanosin ke 5'-trifosfat dari basa pertama yang ditranskripsi oleh RNA polimerase II. Fitur unik dari nukleotida inisiasi transkripsi ini adalah dasar dari beberapa metode yang bertujuan untuk memperkaya dan mengidentifikasi pesan yang dibatasi dan selanjutnya untuk memetakan posisi yang tepat dalam genom nukleotida yang ditambahkan tutupnya. Metode utama yang digunakan adalah analisis cap ekspresi gen (CAGE) [12], oligo-capping [13] dan analisis kuat ujung transkrip 5' (5'-RATE) [14]. CAGE adalah yang paling umum digunakan dan mengeksploitasi struktur 2',3'-diol dari nukleotida tutup, yang hanya ada di satu tempat lain pada molekul RNA selain tutup - ujung 3' ekstrimnya. Struktur diol rentan terhadap oksidasi kimia tertentu yang dapat diikuti oleh biotinilasi, memungkinkan pemilihan pesan yang dibatasi oleh imunopresipitasi dengan streptavidin. Fraksi RNA tertutup yang diperkaya kemudian diubah menjadi cDNA yang menjangkau seluruh panjang molekul RNA yang tertutup. Oligo-capping dan 5'-RATE memanfaatkan fakta bahwa tutup 5' tahan terhadap perlakuan fosfatase, yang menghilangkan mono-, di- atau trifosfat dari RNA yang dibelah atau terdegradasi. Penghapusan penutup selanjutnya menggunakan pirofosfatase asam tembakau meninggalkan 5'-monofosfat, yang dapat diligasi dengan nukleotida penghubung tertentu yang menandai posisi ujung 5' asli RNA dan kemudian dapat digunakan untuk memilih dan mengurutkan 5' ujung cDNA yang ditutup [13, 14].

cDNA full-length yang dihasilkan oleh teknik yang dijelaskan di atas dapat diubah lebih lanjut menjadi tag DNA pendek yang berasal dari ujung 5' [12, 13, 15], yang sangat cocok untuk pengurutan generasi berikutnya [16]. Kombinasi pemilihan tutup dan sekuensing generasi berikutnya dapat menghasilkan informasi urutan tentang posisi yang tepat dari situs penambahan tutup untuk jutaan molekul RNA [4, 15, 17], sehingga memungkinkan untuk memperoleh informasi digital tentang jumlah transkripsi. peristiwa inisiasi yang terjadi pada setiap posisi genom. Informasi ini dapat digunakan untuk menyimpulkan posisi, serta kekuatan relatif, elemen promotor yang berbeda [15], seperti yang dicontohkan dalam artikel terbaru dari konsorsium FANTOM [9-11]. Ini juga dapat dikorelasikan dengan informasi tentang posisi elemen genomik beranotasi lainnya, seperti elemen berulang [10] atau RNA pendek [9, 18], untuk mengidentifikasi hubungan apa pun antara elemen ini dan inisiasi transkripsi.


Bagaimana Faktor Transkripsi Mengikat DNA

Faktor transkripsi milik beragam keluarga protein yang berfungsi sebagai kompleks protein multi-subunit. Mereka langsung mengikat ke cis-Sekuens atau motif DNA pengatur yang muncul di hulu ke kotak TATA dari sekuens promotor. Motif-motif ini biasanya panjangnya sekitar 6 sampai 10 pasang basa. Faktor transkripsi juga mengikat baik untuk enhancer atau peredam yang mempengaruhi transkripsi. Enhancer terjadi di dekat gen – hulu, hilir atau di dalam intron. Mereka mengaktifkan ekspresi gen sementara peredam mematikan ekspresi gen. Faktor transkripsi mengubah struktur 3-D mereka sambil menyertai pengikatan ke DNA.

Kompleks pembentuk faktor transkripsi dan promotor bersama dengan enhancer merekrut RNA polimerase II. Pengaruh faktor transkripsi dapat positif atau negatif tergantung pada dampak keseluruhan dari keseluruhan kompleks faktor transkripsi. Faktor transkripsi terdiri dari beberapa domain fungsional untuk mengikat dengan motif urutan serta faktor transkripsi lain yang disebut co-aktivator, RNA polimerase II, kompleks remodeling kromatin dan RNA kecil non-coding. Dua faktor transkripsi mengikat dua motif yang berdekatan pada untai DNA dan bergabung untuk membentuk dimer, yang membengkokkan DNA. Proses ini dianggap sebagai bagian dari proses aktivasi gen. Struktur kromatin juga memungkinkan koaktivator untuk berasosiasi bersama. Beberapa faktor transkripsi bertindak sebagai elemen penambatan antara promotor dan enhancer yang berbeda dengan bantuan protein lain juga. Kompleks aktivator transkripsi eukariotik ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2: Kompleks aktivator transkripsi

Selain aktivasi ekspresi gen, beberapa faktor transkripsi terlibat dalam represi ekspresi gen. Represor dapat memblokir faktor transkripsi umum yang mengaktifkan ekspresi gen. Sebagian besar faktor transkripsi mampu mengatur banyak ekspresi gen sementara beberapa faktor transkripsi hanya mampu mengatur ekspresi gen yang dipilih. Karena faktor transkripsi mengontrol ekspresi sebagian besar gen yang terlibat dalam perkembangan suatu organisme, ekspresi gen faktor transkripsi yang rusak dapat menyebabkan perkembangan organisme yang tidak teratur.

Kesimpulan

Faktor transkripsi mengatur ekspresi gen pada eukariota. Inisiasi transkripsi diatur oleh faktor transkripsi. Jenis faktor transkripsi ini disebut aktivator. Mereka mengaktifkan gen. Selain mengaktifkan transkripsi, faktor transkripsi juga dapat menekan ekspresi gen. Gen dimatikan oleh pengikatan represor. Faktor transkripsi mengikat elemen regulasi daerah promotor. Selama aktivasi gen, faktor transkripsi juga mengikat ke daerah penambah, membentuk loop yang merekrut RNA polimerase II untuk memulai transkripsi. Represor memblokir faktor transkripsi umum ke elemen pengatur DNA.


Diskusi

Kami menunjukkan bahwa penggunaan model ketergantungan posisi sangat penting untuk koreksi bias pembelahan untuk ATAC-seq dan juga meningkatkan koreksi untuk data DNase-seq. Seperti yang ditunjukkan dalam percobaan subsampling, kPerkiraan berbasis -mer kurang dapat diandalkan dibandingkan PDM untuk perpustakaan dengan kedalaman pengurutan yang lebih rendah, sebagai indikasi overfitting. Dependensi yang dipelajari oleh PDM untuk Tn5 dan DNase-I sebagian besar didasarkan pada posisi yang berdekatan. Untuk Tn5, dependensi terdeteksi antara bagian tengah motif Tn5 dan posisi 2 bps. Ini mungkin menunjukkan ketergantungan kompleks pengenalan nukleotida oleh dimer Tn5. Ketergantungan urutan yang lebih tinggi ini mungkin terkait dengan bentuk DNA, seperti yang baru-baru ini ditunjukkan untuk DNase-I [29]. Sebelumnya, [11] melaporkan kesulitan dalam mendeteksi jejak kaki di sekitar motif yang terkait dengan varian regulasi dalam data ATAC-seq. Kami mengamati bahwa koreksi bias berbasis PDM meningkatkan profil tapak dengan meningkatkan bentuk tapak untuk sebagian besar motif ini (File tambahan 1: Gambar S26), sebagai contoh peringatan untuk mengabaikan bias pembelahan.

Ada perhatian yang berkembang di lapangan pada bias pembelahan yang ada dalam protokol pengurutan menggunakan enzim pembelahan/pencernaan [23, 43]. Misalnya, "bias pencernaan" nuklease telah terbukti menginduksi artefak dalam protokol RNA-seq yang baru lahir [43]. Enzim yang sama digunakan dalam varian ChIP-seq (ChIP-exo [44], ChIP-nexus [45]) dan kemungkinan akan mempengaruhi deteksi jejak kaki ChIP-exo. PDM mewakili kerangka kerja yang fleksibel untuk koreksi bias pembelahan, yang kemungkinan akan meningkatkan analisis hilir dari salah satu protokol ini.

Pola pembelahan spesifik untai di sekitar situs pengikatan faktor transkripsi mewakili aspek lain yang diabaikan dari ATAC-seq. Dekomposisi fragmen DNA dengan nomor nukleosom menunjukkan pola pembelahan spesifik untai yang rumit relatif terhadap pengikatan TF. Kami menunjukkan di sini bahwa bias untai protokol ATAC-seq muncul dari preferensi terhadap peristiwa pembelahan tertentu. Bukti lain tentang pentingnya protein tetangga untuk pembelahan Tn5 adalah fakta bahwa kekuatan prediksi relatif ATAC-seq dalam kaitannya dengan DNase-seq bervariasi untuk keluarga TF tertentu. Ini termasuk TF dari keluarga bZIP dan helix-loop-helix, yang mengikat sebagai dimer dan memiliki struktur besar. Sifat struktural ini cenderung mengganggu akses Tn5 ke daerah DNA tetangga.

Jejak kaki yang diprediksi di Omni-ATAC memperoleh kinerja yang lebih baik daripada protokol standar dan cepat-ATAC. Pustaka Omni-ATAC memiliki fraksi fragmen yang lebih tinggi yang terkait dengan mono dan di-nukleosom daripada protokol standar atau ATAC cepat. Ini menunjukkan bahwa peningkatan yang diperkenalkan dalam protokol Omni-ATAC memperkaya fragmen nukleosom mono dan bi, meninggalkan lebih banyak profil bias untai yang dilemahkan dalam pembacaan 1N dan +2N daripada standar atau ATAC-seq standar. Meskipun ada persepsi di lapangan bahwa sejumlah besar pembacaan diperlukan untuk prediksi footprint, perpustakaan dengan jumlah pembacaan sedang (50 juta) adalah yang terbaik untuk ATAC-seq. Di sisi lain, kualitas perpustakaan, seperti yang ditunjukkan oleh fraksi pembacaan dalam puncak (FRIP), berdampak pada kekuatan prediksi jejak kaki.

Akhirnya, kami menunjukkan bagaimana footprint dapat digunakan untuk menemukan TF yang terkait dengan spesifikasi subset DC. HINT-ATAC memiliki daya prediksi tertinggi dan mengidentifikasi empat TF yang telah dikaitkan dengan spesifikasi DC. TF yang diprediksi lainnya dengan fungsi yang tidak diketahui (Zbtb18) atau kurang dipahami (Jdp2) dalam pengembangan DC mewakili kandidat yang menarik untuk studi fungsional di masa depan. Pendekatan serupa digunakan untuk mengidentifikasi TF yang terkait dengan regulasi sel beta dalam puasa vs. diet normal dengan DNase-seq [13]. Studi ini mempertimbangkan semua motif di dalam puncak DNase-seq. Seperti yang ditunjukkan dalam analisis kami, strategi sederhana ini memiliki kekuatan yang lebih rendah dalam mendeteksi TF spesifik sel mengingat dimasukkannya lebih banyak situs pengikatan positif palsu.


Bagaimana Faktor Transkripsi Menemukan Situs Targetnya

Agar organisme berfungsi dengan baik, gen harus dihidupkan atau dimatikan di tempat yang tepat pada waktu yang tepat. Mesin dalam sel kita memiliki berbagai cara untuk mengontrol ekspresi gen, salah satunya adalah molekul yang disebut faktor transkripsi. Protein ini membantu mengatur apakah gen ditranskripsi menjadi RNA, yang harus terjadi sebelum dapat dibuat menjadi protein atau menjalankan beberapa fungsi lainnya.

Faktor transkripsi (yang dijelaskan dalam video) harus terlebih dahulu dapat memindai genom sehingga mereka dapat menemukan situs target mereka dan kemudian mengikat di sana, yang akan mengaktifkan atau menonaktifkan gen. Diketahui bahwa mereka juga dapat secara acak menempel pada genom secara tidak spesifik. Ketika faktor transkripsi lebih mungkin untuk mengikat genom secara acak, itu menjadi jauh lebih baik dalam menemukan situs targetnya karena dapat dengan mudah memindainya.

Para peneliti di lab David Suter di Institute of Bioengineeering di Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) kini telah mengembangkan metode untuk memprediksi seberapa baik faktor transkripsi yang berbeda terlihat melalui genom dan menemukan tempat yang mereka butuhkan. Mereka menganalisis 501 faktor transkripsi tikus dengan menilai bagaimana mereka melekat pada kromosom mitosis. Karakteristik itu telah dihubungkan dengan pengikatan non-spesifik faktor transkripsi.

Dalam pekerjaan ini, tim menggunakan photobleaching dan pencitraan molekul tunggal untuk menunjukkan bahwa pergerakan dan efisiensi faktor transkripsi dapat diperkirakan dengan pengikatan kromosom mitosis.

"Faktor transkripsi sangat berbeda dalam kemampuan mereka untuk memindai genom untuk menemukan situs pengikatan spesifik mereka, dan perbedaan ini dapat diprediksi hanya dengan melihat seberapa banyak mereka mengikat kromosom mitosis," jelas Suter. "Faktor transkripsi yang paling efisien dalam mencari genom dapat mendorong perubahan luas dalam pola ekspresi gen bahkan ketika diekspresikan pada konsentrasi rendah, dan oleh karena itu dapat menjadi sangat penting untuk proses keputusan nasib sel."

Para peneliti memetakan faktor transkripsi dalam genom dan menemukan bahwa kemampuan molekul untuk menemukan situs target mereka berbeda tiga kali lipat. Pekerjaan tersebut menunjukkan bahwa faktor transkripsi yang cenderung mengikat DNA dengan cara yang tidak spesifik juga bergerak lambat di dalam nukleus, berasosiasi dengan kromosom mitosis, dan pandai menemukan situs targetnya.


Kurasi: Data kami sedikit menjadi pemecah masalah…

Model ini seharusnya menganalisis kumpulan data dari sekelompok urutan yang lebih pendek DNA selama fase pelatihan, ketika mempelajari cara membaca data dan memilih apakah itu situs pengikatan atau tidak. Dalam fase uji coba, itu akan melihat urutan yang lebih panjang yang belum pernah dilihat sebelumnya, dan melakukan hal yang sama.

Itu berarti data input kami adalah sekelompok A, T, C dan G.

Komputer membaca dalam bahasa angka. Jadi kita harus mengubah ATCG kita menjadi 0123 (saya melakukannya karena berirama, tapi sebenarnya kita mengubahnya menjadi 0 dan 1 ).

Ini akan menjadi array penyandian satu-panas. Itu berarti kita memiliki 4 kolom, masing-masing mewakili A, T, C atau G. Jika nukleotida A muncul, akan ada 1 di kolom itu dan 0 di tempat lain.


MASUKAN DAN KELUARAN

Memasukkan

Analisis ConTra v3 tipikal terdiri dari empat langkah. Pertama, pengguna harus memilih apakah mereka ingin memvisualisasikan atau menjelajahi gen yang diminati. Untuk visualisasi, perlu juga untuk menunjukkan spesies referensi dan gen yang diinginkan. Langkah kedua mendaftar sekelompok transkrip yang tersedia untuk gen yang cocok dengan istilah pencarian, dari mana salah satunya dapat dipilih. Untuk setiap gen, semua kemungkinan varian transkrip RefSeq dan Ensembl terdaftar dengan tautan ke lokasi genom di browser genom masing-masing. Dengan cara ini, gen dengan promotor alternatif, UTR atau daerah intronik alternatif dapat dianalisis untuk perbedaan regulasi. Pada langkah 3, daerah genom yang berbeda dari transkrip yang dipilih dapat dipilih (hulu, intron, 5΄-UTR dan 3΄-UTR). Langkah terakhir menawarkan pilihan motif PWM yang luas kepada pengguna: hingga 20 motif PWM dapat secara bersamaan diperhitungkan untuk analisis. Untuk eksplorasi, seseorang memilih gen, transkrip, wilayah yang diinginkan dan meluncurkan analisis eksplorasi.

Keluaran

Untuk bagian visualisasi, hasil dibagi menjadi blok penyelarasan yang memungkinkan evaluasi tingkat konservasi situs pengikatan. Di bagian eksplorasi, daftar PWM diberikan, diberi peringkat pada potensi regulasi tertinggi, skor konservasi tertinggi dari wilayah genom yang dicakup oleh TFBS yang diprediksi dan tumpang tindih dengan wilayah genom dengan aktivitas regulasi yang ditunjukkan. Pilihan dari PWM dengan skor tinggi ini kemudian dapat digunakan sebagai masukan untuk analisis visualisasi.

Contoh

Sitokin interleukin-2 (IL2) adalah protein sinyal penting dalam sistem kekebalan manusia. Regulasi gen IL2 telah dipelajari secara luas (17-19). Kami memvalidasi mode eksplorasi ConTra v3 dengan menganalisis promotor IL2 dan membandingkan hasilnya dengan regulator yang diketahui dari literatur. Pada langkah pertama kami memilih untuk eksplorasi gen IL2 dengan Homo sapiens sebagai spesies referensi. Pada langkah selanjutnya, kami memilih untuk menganalisis wilayah promotor (500-bp upstream) dari transkrip RefSeq NM_000586. Memfilter TFBS yang diprediksi dengan a Q-nilai 0,1 dan konten informasi PWM minimal 5 bit mengambil daftar 10 situs pengikatan yang diduga dilestarikan yang setidaknya setengahnya ada dukungan eksperimental. Kami memilih NF-AT (V$NFAT_Q4_01), ELF1 (V$ELF1_Q6) dan OCT (V$OCT_Q6) untuk visualisasi dengan keketatan inti dan kesamaan masing-masing 0,90 dan 0,75. Hasilnya ditunjukkan pada Gambar 1. ConTra v3 berhasil memprediksi dua elemen regulasi yang diketahui terdiri dari situs pengikatan Octamer (OCT), NF-AT dan E26 transformation-specific (ETS) dan menyarankan keberadaan modul ketiga yang dilestarikan lebih lanjut hulu (Gambar 1A dan B). File warna Fasta dan fitur, tersedia untuk setiap blok pelurusan, dapat digunakan untuk menghasilkan gambar berkualitas tinggi dengan Jalview seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1C. Tautan UCSC pada halaman hasil di ConTra v3 memetakan TFBS yang terdeteksi di browser genom UCSC (Gambar 1D). Juga diperlihatkan adalah trek regulasi ENCODE tambahan yang menggambarkan ko-lokalisasi modul ketiga dengan adanya tanda H3K4Me1 dan kromatin terbuka.

Analisis promotor IL2 manusia dengan ConTra v3 dalam mode eksplorasi diikuti dengan visualisasi pilihan hasil skor tertinggi. (A) Tinjauan situs pengikatan yang dilestarikan untuk faktor transkripsi OCT, NF-AT dan ETS/ELF (TF) di wilayah promotor 500 basa di hulu gen interleukin-2 (IL2) manusia. Kotak abu-abu menunjukkan pengulangan wilayah peraturan. Wilayah 1 dan 2 didukung secara eksperimental (18, 19). (B) Visualisasi TFBS yang dilestarikan lintas spesies. Seorang pengguna dapat memilih untuk menampilkan atau menyembunyikan setiap spesies dan TFBS satu per satu. Wilayah penyelarasan dapat diperbesar dan diperkecil (atas) dan lokasi dapat diperiksa di tingkat dasar (bawah). (C) Blok perataan dapat diunduh sebagai file FASTA dengan file warna fitur yang sesuai untuk menghasilkan gambar dalam beberapa format output menggunakan Jalview. (D) Situs pengikatan yang terdeteksi juga dapat dilihat, dalam konteks genomik di browser genom UCSC. Juga diperlihatkan adalah trek regulasi ENCODE tambahan yang menggambarkan ko-lokalisasi modul ketiga dengan adanya tanda H3K4Me1 dan kromatin terbuka.

Analisis promotor IL2 manusia dengan ConTra v3 dalam mode eksplorasi diikuti dengan visualisasi pilihan hasil skor tertinggi. (A) Tinjauan tentang situs pengikatan yang dilestarikan untuk faktor transkripsi OCT, NF-AT dan ETS/ELF (TF) di wilayah promotor 500 basa hulu dari gen human interleukin-2 (IL2). Kotak abu-abu menunjukkan pengulangan wilayah peraturan. Wilayah 1 dan 2 didukung secara eksperimental (18, 19). (B) Visualisasi TFBS yang dilestarikan lintas spesies. Seorang pengguna dapat memilih untuk menampilkan atau menyembunyikan setiap spesies dan TFBS satu per satu. Wilayah penyelarasan dapat diperbesar dan diperkecil (atas) dan lokasi dapat diperiksa di tingkat dasar (bawah). (C) Blok perataan dapat diunduh sebagai file FASTA dengan file warna fitur yang sesuai untuk menghasilkan gambar dalam beberapa format output menggunakan Jalview. (D) Situs pengikatan yang terdeteksi juga dapat dilihat, dalam konteks genomik di browser genom UCSC. Juga diperlihatkan adalah trek regulasi ENCODE tambahan yang menggambarkan ko-lokalisasi modul ketiga dengan adanya tanda H3K4Me1 dan kromatin terbuka.

Data Tambahan S2 dan 3 online berisi dua studi kasus yang menjelaskan langkah demi langkah bagaimana menjalankan analisis eksplorasi dan/atau visualisasi termasuk informasi bagaimana pengguna dapat mengubah parameter dan kriteria sesuai dengan kebutuhan mereka.


Promotor dan Mesin Transkripsi

Gen diatur untuk membuat kontrol ekspresi gen lebih mudah. Wilayah promotor segera berada di hulu dari urutan pengkodean. Daerah ini bisa pendek (panjangnya hanya beberapa nukleotida) atau cukup panjang (panjangnya ratusan nukleotida). Semakin lama promotor, semakin banyak ruang yang tersedia bagi protein untuk mengikat. Ini juga menambahkan lebih banyak kontrol pada proses transkripsi. Panjang promotor bersifat spesifik gen dan dapat berbeda secara dramatis antar gen. Akibatnya, tingkat kontrol ekspresi gen juga dapat berbeda secara dramatis antara gen. Tujuan promotor adalah untuk mengikat faktor transkripsi yang mengontrol inisiasi transkripsi.

Di dalam wilayah promotor inti, 25 hingga 35 basis di hulu situs awal transkripsi, berada kotak TATA. Kotak TATA memiliki urutan konsensus 5'-TATAAA-3'. Kotak TATA adalah situs pengikatan untuk kompleks protein yang disebut TFIID, yang berisi protein pengikat TATA. Pengikatan TFIID merekrut faktor transkripsi lain, termasuk TFIIB, TFIIE, TFIIF, dan TFIIH. Beberapa faktor transkripsi ini membantu mengikat RNA polimerase ke promotor, dan yang lainnya membantu mengaktifkan kompleks inisiasi transkripsi.

Selain kotak TATA, situs pengikatan lainnya ditemukan di beberapa promotor. Beberapa ahli biologi lebih memilih untuk membatasi jangkauan promotor eukariotik ke promotor inti, atau situs pengikatan polimerase, dan merujuk ke situs tambahan ini sebagai elemen promotor-proksimal, karena mereka biasanya ditemukan dalam beberapa ratus pasangan basa di hulu situs awal transkripsi. . Contoh elemen ini adalah kotak CAAT, dengan urutan konsensus 5'-CCAAT-3' dan kotak GC, dengan urutan konsensus 5'-GGGCGG-3'. Faktor transkripsi spesifik dapat mengikat elemen promotor-proksimal ini untuk mengatur transkripsi gen. Gen tertentu mungkin memiliki kombinasi sendiri dari situs pengikatan faktor transkripsi spesifik ini. Ada ratusan faktor transkripsi dalam sel, yang masing-masing mengikat secara khusus untuk motif urutan DNA tertentu. Ketika faktor transkripsi mengikat promotor tepat di hulu gen yang dikodekan, ini disebut sebagai elemen aksi cis , karena berada pada kromosom yang sama tepat di sebelah gen. Faktor transkripsi merespons rangsangan lingkungan yang menyebabkan protein menemukan tempat pengikatannya dan memulai transkripsi gen yang dibutuhkan.


Faktor transkripsi hanyalah salah satu cara di mana sel-sel kita mengekspresikan kombinasi gen yang berbeda, memungkinkan diferensiasi menjadi berbagai jenis sel, jaringan, dan organ yang membentuk tubuh kita. Mekanisme kontrol ini sangat penting, terutama mengingat temuan Proyek Genom Manusia bahwa kita memiliki lebih sedikit gen dalam genom kita, atau pada kromosom kita, daripada yang diperkirakan semula.

Apa artinya ini adalah sel-sel yang berbeda tidak muncul dari ekspresi diferensial set gen yang sama sekali berbeda, tetapi lebih cenderung memiliki berbagai tingkat ekspresi selektif dari kelompok gen yang sama.