保守性与特异性人源增强子序列识别及转录调控的研究

论文摘要

生物个体的新陈代谢离不开基因复杂的转录调控和遗传机制。随着高通量测序技术的快速发展,基因组序列的成功测序使得我们能够进一步探究隐含在序列背后负责的调控机制。人们发现真核细胞基因的表达调控受到多种因子的影响,如转录因子、增强子与DNA转录相关的酶协调合作,构成基因精准、高效的时空表达。近年来,三维基因组学的快速发展促进了全基因组范围内表观遗传修饰、调控元件的鉴定和其参与基因表达的转录调控作用研究。本论文中我们以增强子这一重要的表观遗传修饰的调控元件为主要研究对象,以增强子序列的进化为基础,从染色质的三维交互作用与转录调控着手,从增强子与转录因子、增强子与靶基因的关系探究其在基因组上的转录调控过程。主要研究结果如下:1,本研究通过人类乳腺上皮细胞的增强子在15种哺乳动物全基因组中的序列进行比较基因组分析,将增强子序列分类成保守性和特异性的增强子。研究发现保守性增强子序列的同源序列可出现在10种物种以上;保守性增强子和特异性增强子有明显的phastCons保守性分值差异。2,为探究增强子在转录调控过程发挥的作用,我们根据增强子作用的区域和ChIA-PET介导的远程调控交互区域,找到增强子和基因TSS附近区域的远程互作关系,识别了增强子-RNA PII靶基因。接着利用485个转录因子结合位点信息,判断增强子区域的转录因子富集程度;并进一步发现有些增强子-RNA PII靶基因为转录因子编码基因,且转录因子在该增强子区域存在结合位点,从而鉴定到了增强子相关联的转录因子“自”调控回路。3,对自调控作用的转录因子进行功能注释,发现它们大多富集在RNA聚合酶II核心启动子的分子功能和生物学过程中,其中MYC、JUN、NCOA3、SP1等转录因子与乳腺癌的雌激素信号通路有关,且这些转录因子的编码基因受多个增强子区域的调控。进一步联合TCGA临床乳腺癌患者的基因表达量水平分析,发现表达量上调的增强子靶基因与RNA聚合酶I启动子开放和转录、细胞减数分裂与重组的反应途径相关。此外,我们还发现了14个与乳腺癌相关的抑癌基因的表达量水平显著性下调。本研究探讨了转录因子结合的增强子转录调控机制,并在乳腺癌中找到了增强子关联的调控回路,得到了这些增强子在不同进化机制下的转录调控作用关系,为增强子与转录因子、靶基因在乳腺癌的转录调控过程提供了新的探索。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 1 背景
•   1.1 转录调控研究背景
•     1.1.1 三维基因组学促进了基因表达的转录调控研究
•     1.1.2 表观遗传修饰参与基因表达的转录调控的研究进展
•   1.2 增强子的研究背景
•     1.2.1 增强子是一种重要的基因表达的转录调控元件
•     1.2.2 增强子在疾病中的研究进展
•   1.3 增强子参与转录调控机制的研究进展
•     1.3.1 转录调控机制的研究进展
•     1.3.2 增强子远程调控基因表达的DNA-loop模型
•     1.3.3 增强子序列的分子进化方面的研究进展
•   1.4 研究目的及意义
• 2 材料与方法
•   2.1 实验材料
•     2.1.1 增强子数据来源
•     2.1.2 转录因子数据来源
•     2.1.3 MCF7 细胞RNA PⅡ介导的ChIA-PET数据
•     2.1.4 乳腺细胞和乳腺癌症临床样本基因表达数据
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 增强子序列的比对和转换
•     2.2.2 序列保守性分析
•     2.2.3 转录因子结合位点在增强子序列中的富集统计
•     2.2.4 增强子序列调控的启动子区域筛选
•     2.2.5 增强子靶基因预测和功能预测
•     2.2.6 基因功能注释和通路富集分析
•     2.2.7 基因富集分析与癌症相关的基因分析
•   2.3 使用软件
• 3 结果与讨论
•   3.1 人源特异性增强子与保守增强子序列
•     3.1.1 人源特异性与保守性增强子序列识别
•     3.1.2 增强子序列保守性分析
•   3.2 增强子序列靶基因与功能注释
•     3.2.1 增强子序列功能的预测
•     3.2.2 增强子靶基因的表达水平和功能富集
•   3.3 增强子关联的转录调控单元
•     3.3.1 增强子与启动子之间的相互作用
•     3.3.2 增强子关联的转录调控机制
•     3.3.3 增强子关联基因的表达分析
•   3.4 小结
• 4 讨论与展望
•   4.1 增强子转录调控研究总结
•   4.2 工作展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张思佳

导师: 杜小勇

关键词: 增强子,转录因子,转录调控,进化保守性

来源: 华中农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 华中农业大学

基金: 国家重点研发计划子课题,子课题名称:长江中下游地区先进羊场智能控制技术应用与示范,项目批准号:2018YFD0502004,国家自然科学基金,课题名称:山羊捻转血矛线虫病中宿主NLRs通路介导病原分子识别的作用机理研究,项目批准号:31872978

分类号: Q811.4

DOI: 10.27158/d.cnki.ghznu.2019.000637

总页数: 68

文件大小: 3019K

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