Сайт гиперчувствительности к ДНКазе I - DNase I hypersensitive site

ДНКаза I сверхчувствительный сайты в хроматин[1]

В генетика, Сайты гиперчувствительности к ДНКазе I (DHS) являются регионами хроматин чувствительны к расщеплению ДНКаза I фермент. В этих специфических областях генома хроматин потерял свою конденсированную структуру, обнажая ДНК и делая ее доступной. Это увеличивает доступность ДНК для разложения ферментами, такими как ДНКаза I. Эти доступные зоны хроматина функционально связаны с транскрипционная активность, поскольку это реконструированное 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 отображают многие типы цис-регуляторные элементы включая промоторы, энхансеры, инсуляторы, глушители и области контроля локуса. Показатель высокой пропускной способности этих регионов доступен через ДНКаза-Seq.[2]

Массовый анализ

В КОДИРОВАТЬ проект предлагает отобразить все DHS в человеческий геном с целью каталогизации регуляторной ДНК человека.

DHS маркируют транскрипционно активные области генома, где будет клеточная селективность. Итак, они использовали 125 различных типов клеток человека. Таким образом, используя технику массивного секвенирования, они получили профили DHS для каждого клеточного типа. Путем анализа данных они выявили почти 2,9 миллиона отдельных DHS. 34% были специфичны для каждого типа клеток, и только небольшое меньшинство (3692) было обнаружено во всех типах клеток. Также было подтверждено, что только 5% DHS были обнаружены в регионах TSS (Transcriptional Start Site). Остальные 95% представляли дистальные DHS, равномерно разделенные на интронные и межгенные области. Эти данные дают представление о большой сложности регулирования генетической экспрессии в геноме человека и количестве элементов, которые контролируют эту регуляцию.

Картирование DHS на модельном заводе с высоким разрешением Arabidopsis thaliana было сообщено. Всего было идентифицировано 38 290 и 41 193 DHS в тканях листьев и цветов соответственно.[3]

Инструменты нормативной ДНК

Изучение профилей DHS в сочетании с другими методами позволяет анализировать регуляторную ДНК человека:

  • Фактор транскрипции: С использованием ChIP-Seq При этом 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: CpG-метилирование тесно связано с подавлением транскрипции. Это метилирование вызывает перестройку хроматина, конденсируя и инактивируя его транскрипционно. Метилированный CpG, попадающий в DHS, препятствует ассоциации фактора транскрипции с ДНК, подавляя доступность хроматина. Данные утверждают, что формирование паттерна метилирования параллельно доступу селективного для клеток хроматина является результатом пассивного отложения после выхода факторов транскрипции из регуляторной ДНК.
  • Подпись промотора хроматина: The H3K4me3 модификация связана с транскрипционной активностью. Эта модификация происходит в нуклеосоме, соседней с сайтом начала транскрипции (TSS), расслабляя структуру хроматина. Эта модификация гистонов используется в качестве маркера промоторов для картирования этих элементов в геноме человека.
  • Соединения промотора / энхансера: 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, что активно контролирует экспрессию гена. Используя профили DHS, искали корреляции между DHS для идентификации соединений промотор / энхансер. Таким образом, он смог создать карту кандидатов в энхансеры, контролирующих определенные гены.

Полученные данные были подтверждены с помощью метода фиксации конформации хромосом (5C). Этот метод основан на физической ассоциации, которая существует между промотором и энхансерами, определяя области хроматина, которые входят в контакт в связях промотор / энхансер.

Было подтверждено, что большинство промоторов были связаны более чем с одним энхансером, что указывает на существование сложной сети регуляции огромного большинства генов. Неожиданно было обнаружено, что примерно половина энхансеров связана более чем с одним промотором. Это открытие показывает, что цис-регуляторная система человека намного сложнее, чем предполагалось изначально.

Количество дистальных цис-регуляторных элементов, связанных с промотором, связано с количественным средним уровнем сложности регуляции гена. Таким образом было определено, что человеческие гены с большим количеством взаимодействий с дистальными DHS и, по крайней мере, с еще одной сложной регуляцией, соответствуют этим генам с функциями в иммунной системе. Это указывает на то, что комплекс клеточных сигналов и сигналов окружающей среды, обрабатываемых иммунной системой, непосредственно кодируется в цис-регуляторной архитектуре составляющих ее генов.

База данных

Рекомендации

  1. ^ Wang, YM; Чжоу, П; Wang, LY; Ли, ZH; Zhang, YN; Чжан, YX (2012). «Корреляция между распределением гиперчувствительных сайтов ДНКазы I и экспрессией генов в клетках HeLa S3». PLOS ONE. 7 (8): e42414. Bibcode:2012PLoSO ... 742414W. Дои:10.1371 / journal.pone.0042414. ЧВК  3416863. PMID  22900019.
  2. ^ Бойл, AP; Дэвис С; Шульха ХП; Meltzer P; Маргулис EH; Weng Z; Фьюри Т.С.; Кроуфорд GE (2008). «Картирование высокого разрешения и характеристика открытого хроматина в геноме». Клетка. 132 (2): 311–22. Дои:10.1016 / j.cell.2007.12.014. ЧВК  2669738. PMID  18243105.
  3. ^ Чжан, Венли; Чжан, Дао; Ву Юфэн; Цзян, Цзимин (5 июля 2012 г.). «Полногеномная идентификация регуляторных элементов ДНК и белков-связывающих следов с использованием сигнатур открытого хроматина у Arabidopsis». Растительная клетка. 24 (7): 2719–2731. Дои:10.1105 / tpc.112.098061. ЧВК  3426110. PMID  22773751.