基礎(chǔ)知識(shí)--增強(qiáng)子
一、定義
增強(qiáng)子(Enhancer) 又可譯為強(qiáng)化子，是DNA上一小段可與蛋白質(zhì)結(jié)合的區(qū)域，與蛋白質(zhì)結(jié)合之后，基因的轉(zhuǎn)錄作用將會(huì)加強(qiáng)。增強(qiáng)子可能位于基因上游，也可能位于下游。且不一定接近所要作用的基因，甚至不一定與基因位于同一染色體。這是因?yàn)槿旧|(zhì)的纏繞結(jié)構(gòu)，使序列上相隔很遠(yuǎn)的位置也有機(jī)會(huì)相互接觸。
維基百科
二、特點(diǎn)
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無距離性
一般位于上游-200bp處，但可增強(qiáng)遠(yuǎn)處啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄，即使相距>10kb也能發(fā)揮作用。 -
無方向性
無論位于靶基因的上游、下游或者內(nèi)部都可以發(fā)揮增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄的作用。 -
具有組織特異性
在不同種屬的細(xì)胞中，其增強(qiáng)轉(zhuǎn)錄活性不同。 -
有相位性
其作用和DNA構(gòu)象有關(guān)。 -
須與特定的蛋白質(zhì)因子結(jié)合
增強(qiáng)子一般具有組合或細(xì)胞特異性，許多增強(qiáng)子只在某些細(xì)胞或組織中表現(xiàn)活性，是由這些細(xì)胞或組織中具有的特異性蛋白質(zhì)因子所決定的。 -
沒有物種和基因的特異性
可以接到異源基因上發(fā)揮作用。 -
有的增強(qiáng)子可以對(duì)外部信號(hào)產(chǎn)生反應(yīng)
某些增強(qiáng)子可以被固醇類激素所激活，熱休克基因在高溫下才表達(dá)。
三、增強(qiáng)子的作用機(jī)制
基于looping的模型在增強(qiáng)子-啟動(dòng)子遠(yuǎn)端連接的鑒定中得到大多數(shù)的實(shí)驗(yàn)支持。增強(qiáng)子是轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的密集簇，其組裝代表各種結(jié)構(gòu)和功能列別的達(dá)蛋白復(fù)合物，并且富含蛋白質(zhì)的增強(qiáng)子極大地激活來自特定靶標(biāo)啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄。因此檢測(cè)增強(qiáng)子-啟動(dòng)子遠(yuǎn)端連接并將增強(qiáng)子-啟動(dòng)子遠(yuǎn)端連接與全基因組的基因表達(dá)相關(guān)聯(lián)，將有助于了解增強(qiáng)子的作用機(jī)制。
- 成環(huán)模型
DNA折疊成環(huán)，與增強(qiáng)子結(jié)合的蛋白質(zhì)與啟動(dòng)子鄰近區(qū)域結(jié)合的蛋白質(zhì)相遇進(jìn)而產(chǎn)生相互作用，同時(shí)向啟動(dòng)子區(qū)彎曲靠攏，從而起轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)作用。
- 滑動(dòng)模型
轉(zhuǎn)錄因子與增強(qiáng)子結(jié)，并沿著DNA向下滑動(dòng)至啟動(dòng)子，在啟動(dòng)子中促進(jìn)普通轉(zhuǎn)錄因子和聚合酶的結(jié)合。
- 異化追蹤模型
是滑動(dòng)模型和成環(huán)模型的結(jié)合，特異的轉(zhuǎn)錄激活蛋白首先與增強(qiáng)子結(jié)合，之后通過成環(huán)作用再與接近啟動(dòng)子的上游DNA結(jié)合，然后這些轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子在染色體纖維上通過短距離移動(dòng)確認(rèn)目標(biāo)啟動(dòng)子，進(jìn)而激活轉(zhuǎn)錄。
- 鏈接模型
一連串的蛋白質(zhì)復(fù)合物沿著啟動(dòng)子上的染色質(zhì)纖維延申然后介導(dǎo)基因激活。
四、超級(jí)增強(qiáng)子
- 定義
超級(jí)增強(qiáng)子是一類由多個(gè)增強(qiáng)子(增強(qiáng)子間間隔小于12.5kb)組成的一簇增強(qiáng)子--超級(jí)增強(qiáng)子。是一類特殊的增強(qiáng)子。
- 特點(diǎn)
①長度比一般增強(qiáng)子長，一般增強(qiáng)子的長度<5kb，超級(jí)增強(qiáng)子的長度一般>10kb。
②超級(jí)增強(qiáng)子周圍有多種活性組蛋白marker(H3K27ac,H3K4me1)修飾及激活輔助轉(zhuǎn)錄因子(P300,MED1)。
③超級(jí)增強(qiáng)子結(jié)合多種轉(zhuǎn)錄因子，協(xié)同調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。
五、增強(qiáng)子的鑒定
①染色質(zhì)免疫共沉淀技術(shù)(ChIP-seq)
針對(duì)活性增強(qiáng)子相關(guān)聯(lián)的因子或組蛋白修飾進(jìn)行檢測(cè)，如轉(zhuǎn)錄因子、轉(zhuǎn)錄輔激活因子(如Mediator,P300)、組蛋白修飾H3K27ac和H3K4me1等。 活性增強(qiáng)子通常同時(shí)含有H3K27ac和H3K4me1修飾，而靜態(tài)增強(qiáng)子一般同時(shí)具有H3K4me1和H3K4me3組蛋白標(biāo)記。
對(duì)多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的peak區(qū)域進(jìn)行據(jù)類，識(shí)別增強(qiáng)子區(qū)域
將H3K4me1和H3K27ac這兩種組蛋白修飾作為增強(qiáng)子區(qū)的mark
使用RNA聚合酶Ⅱ的最大亞基POLR2A作為抗體進(jìn)行ChIP-seq，識(shí)別增強(qiáng)子（RNA聚合酶Ⅱ能與數(shù)千個(gè)增強(qiáng)子結(jié)合）
使用組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶P300作為抗體進(jìn)行ChIP-seq，識(shí)別增強(qiáng)子
②甲醛輔助分離調(diào)控元件(FAIRE)結(jié)合測(cè)序
在全基因組范圍內(nèi)鑒定染色質(zhì)可及性，檢測(cè)與調(diào)節(jié)活性相關(guān)的DNA序列的方法
③染色體三維構(gòu)象(5C,ChIA-PET,Capture-C)
提供了增強(qiáng)子-啟動(dòng)子相互作用信息
六、增強(qiáng)子數(shù)據(jù)庫
①EnhancerAtlas
該數(shù)據(jù)庫提供了九種物種的增強(qiáng)子注釋，包括人類(hg19)、小鼠(mm9)、果蠅(dm3)、蠕蟲(ce10)、斑馬魚(danRer10)、大鼠(rn5)、酵母(sacCer3)、雞(galGal4)、和公豬(susScr3)。基于多個(gè)高通量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集預(yù)測(cè)增強(qiáng)子。
http://www.enhanceratlas.org/
②dbSUPER
是一個(gè)集成的、交互式的超級(jí)增強(qiáng)子數(shù)據(jù)庫，包含102種人和25種小鼠組織/細(xì)胞類型的82234個(gè)超級(jí)增強(qiáng)子。
https://asntech.org/dbsuper/
③SEdb
一個(gè)全面的人和小鼠的超級(jí)增強(qiáng)子數(shù)據(jù)庫，提供了大量關(guān)于人和小鼠的超級(jí)增強(qiáng)子可用資源。該數(shù)據(jù)庫注釋了超級(jí)增強(qiáng)子在轉(zhuǎn)錄基因調(diào)控中的潛在功能。
http://www.licpathway.net/sedb/
④VISTA Enhancer Brower
是一個(gè)中心數(shù)據(jù)庫，提供經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的人類和小鼠的非編碼片段，這些片段在轉(zhuǎn)基因小鼠中評(píng)估后有基因的增強(qiáng)子活性。
https://enhancer.lbl.gov/
