ДНКаза I сверхчувствительный участок

В генетике ( гиперчувствительные участки ДНКазы I DHS ) — это участки хроматина , чувствительные к расщеплению ферментом I. ДНКазы В этих конкретных областях генома хроматин утратил свою конденсированную структуру, обнажая ДНК и делая ее доступной. Это повышает доступность ДНК для деградации ферментами, такими как ДНКаза I. Эти доступные зоны хроматина функционально связаны с транскрипционной активностью , поскольку это ремоделированное состояние необходимо для связывания белков, таких как факторы транскрипции .

С момента открытия DHS 30 лет назад они использовались в качестве маркеров регуляторных участков ДНК. Было показано, что эти регионы картируют многие типы цис-регуляторных элементов, включая промоторы, энхансеры, инсуляторы, сайленсеры и регионы локус-контроля. Высокопроизводительное измерение этих регионов доступно с помощью DNase-Seq . ^{[ 2 ]}

Массивный анализ

Проект ENCODE предлагает картировать все DHS в геноме человека с целью каталогизации регуляторной ДНК человека.

DHS отмечают транскрипционно активные области генома, где будет наблюдаться клеточная селективность. Итак, они использовали 125 различных типов клеток человека. Таким образом, используя технику массового секвенирования, они получили профили DHS каждого типа клеток. Путем анализа данных они выявили почти 2,9 миллиона различных DHS. 34% были специфичны для каждого типа клеток, и лишь небольшое меньшинство (3692) было обнаружено во всех типах клеток. Кроме того, было подтверждено, что только 5% DHS были обнаружены в регионах TSS (сайт начала транскрипции). Остальные 95% представляют собой дистальные DHS, равномерно разделенные между интронными и межгенными областями. Данные дают представление о большой сложности регулирования экспрессии генов в геноме человека и количестве элементов, контролирующих эту регуляцию.

о картировании DHS с высоким разрешением на модельном растении Arabidopsis thaliana Сообщалось . Всего идентифицировано 38 290 и 41 193 DHS в тканях листьев и цветков соответственно. ^{[ 3 ]}

Инструменты регулирования ДНК

Изучение профилей DHS в сочетании с другими методами позволяет проводить анализ регуляторной ДНК у человека:

Фактор транскрипции : с помощью метода ChIP-Seq определяются сайты связывания с ДНК в определенных группах факторов транскрипции и сравниваются профили DHS. Результаты подтверждают высокую корреляцию, которая показывает, что скоординированное объединение определенных факторов участвует в ремоделировании и доступности хроматина.
Паттерны метилирования ДНК : метилирование CpG тесно связано с подавлением транскрипции. Это метилирование вызывает перестройку хроматина, конденсируя и инактивируя его транскрипционно. Метилированный CpG, попадающий в состав DHS, препятствует ассоциации транскрипционного фактора с ДНК, ингибируя доступность хроматина. Данные утверждают, что формирование паттерна метилирования, параллельное клеточно-селективной доступности хроматина, является результатом пассивного отложения после освобождения транскрипционных факторов из регуляторной ДНК.
Сигнатура промотора хроматина : модификация H3K4me3 связана с транскрипционной активностью. Эта модификация происходит в нуклеосоме, соседней с сайтом начала транскрипции (TSS), расслабляя структуру хроматина. Эту модификацию гистонов используют в качестве маркера промоторов, используя ее для картирования этих элементов в геноме человека.
Соединения промотор/энхансер : дистальные цис-регуляторные элементы, такие как энхансеры, отвечают за модуляцию активности промоторов. Таким образом, дистальные цис-регуляторные элементы активно синхронизируются со своим промотором в клеточных линиях, которые активно контролируют экспрессию гена. Используя профили DHS, искали корреляции между DHS для идентификации связей промотор/энхансер. Таким образом, удалось создать карту кандидатов-энхансеров, контролирующих определенные гены.

Полученные данные были подтверждены с помощью метода захвата углеродной копии хромосомы (5C). Этот метод основан на физической ассоциации, существующей между промотором и энхансерами, определяющей области хроматина, которые вступают в контакт в соединениях промотор/энхансер.

Было подтверждено, что большинство промоторов связаны более чем с одним энхансером, что указывает на существование сложной сети регуляции подавляющего большинства генов. Удивительно, но они также обнаружили, что примерно половина энхансеров связана более чем с одним промотором. Это открытие показывает, что цис-регуляторная система человека гораздо сложнее, чем первоначально предполагалось.

Количество дистальных цис-регуляторных элементов, связанных с промотором, связано со средним количественным значением сложности регуляции гена. Таким образом, было установлено, что человеческие гены с большим количеством взаимодействий с дистальными DHS и, по крайней мере, с одной более сложной регуляцией, соответствуют тем генам, которые выполняют функции в иммунной системе. Это указывает на то, что комплекс клеточных и экологических сигналов, обрабатываемых иммунной системой, непосредственно кодируется в цис-регуляторной архитектуре составляющих его генов.

База данных

Проект ENCODE : База данных нормативных элементов
DHS растений : PlantDHS

Ссылки

^ Ван, Ю.М.; Чжоу, П; Ван, Л.Ю.; Ли, З.Х.; Чжан, Ю.Н.; Чжан, YX (2012). «Корреляция между распределением гиперчувствительных участков ДНКазы I и экспрессией генов в клетках HeLa S3» . ПЛОС ОДИН . 7 (8): е42414. Бибкод : 2012PLoSO...742414W . дои : 10.1371/journal.pone.0042414 . ПМЦ 3416863 . ПМИД 22900019 .
^ Бойл, AP; Дэвис С; Шульха Х.П.; Мельцер П; Маргулис Э.Х.; Вэн З; Фьюри ТС; Кроуфорд Дж.Э. (2008). «Картирование высокого разрешения и характеристика открытого хроматина по всему геному» . Клетка . 132 (2): 311–22. дои : 10.1016/j.cell.2007.12.014 . ПМЦ 2669738 . ПМИД 18243105 .
^ Чжан, Вэньли; Чжан, Тао; Ву, Юфэн; Цзян, Цзимин (5 июля 2012 г.). «Полногеномная идентификация регуляторных элементов ДНК и белковых следов с использованием сигнатур открытого хроматина у Arabidopsis» . Растительная клетка . 24 (7): 2719–2731. дои : 10.1105/tpc.112.098061 . ПМК 3426110 . ПМИД 22773751 .

[1] Ван, Ю.М.; Чжоу, П; Ван, Л.Ю.; Ли, З.Х.; Чжан, Ю.Н.; Чжан, YX (2012). «Корреляция между распределением гиперчувствительных участков ДНКазы I и экспрессией генов в клетках HeLa S3» . ПЛОС ОДИН . 7 (8): е42414. Бибкод : 2012PLoSO...742414W . дои : 10.1371/journal.pone.0042414 . ПМЦ 3416863 . ПМИД 22900019 .

[PMID18243105-2] Бойл, AP; Дэвис С; Шульха Х.П.; Мельцер П; Маргулис Э.Х.; Вэн З; Фьюри ТС; Кроуфорд Дж.Э. (2008). «Картирование высокого разрешения и характеристика открытого хроматина по всему геному» . Клетка . 132 (2): 311–22. дои : 10.1016/j.cell.2007.12.014 . ПМЦ 2669738 . ПМИД 18243105 .

[zhang2012-3] Чжан, Вэньли; Чжан, Тао; Ву, Юфэн; Цзян, Цзимин (5 июля 2012 г.). «Полногеномная идентификация регуляторных элементов ДНК и белковых следов с использованием сигнатур открытого хроматина у Arabidopsis» . Растительная клетка . 24 (7): 2719–2731. дои : 10.1105/tpc.112.098061 . ПМК 3426110 . ПМИД 22773751 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]