科學(xué)家用染色質(zhì)可及性模擬基因調(diào)控
中國(guó)科學(xué)院數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院(AMSS)的研究人員與斯坦福大學(xué)和清華大學(xué)的科學(xué)家合作,成功建立了配對(duì)表達(dá)和染色質(zhì)可及性(PECA)的基因調(diào)控?cái)?shù)據(jù),并開發(fā)了新的工具。推斷特定背景的監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)。甲基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)描述轉(zhuǎn)錄因子蛋白在靶基因,這會(huì)影響它的空間和時(shí)間的調(diào)節(jié)區(qū)結(jié)合的生物過程的表達(dá)。
不同的人體組織和細(xì)胞類型來自相同的DNA序列。然而,僅有約一半的基因在特定組織或細(xì)胞類型中轉(zhuǎn)錄,導(dǎo)致每種細(xì)胞類型的不同形態(tài)和功能。
自從高通量基因表達(dá)實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)以來,計(jì)算生物學(xué)家一直對(duì)基因調(diào)控關(guān)系的推斷感興趣,所述基因調(diào)控關(guān)系來自對(duì)應(yīng)于不同細(xì)胞類型和實(shí)驗(yàn)條件的不同細(xì)胞環(huán)境中的基因表達(dá)數(shù)據(jù)。
染色質(zhì)調(diào)節(jié)因子,序列特異性轉(zhuǎn)錄因子和順式調(diào)節(jié)序列元件之間的相互作用是形成背景特異性染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)的主要驅(qū)動(dòng)力。
然而,由于大量此類交互,在大多數(shù)細(xì)胞環(huán)境中通常缺少對(duì)它們的直接數(shù)據(jù)。
目前的工作表明,通過對(duì)不同細(xì)胞環(huán)境中的匹配表達(dá)和可訪問性數(shù)據(jù)建模,有可能在結(jié)合位置和染色質(zhì)狀態(tài)的缺失數(shù)據(jù)中恢復(fù)大部分信息,并實(shí)現(xiàn)基因調(diào)控關(guān)系的準(zhǔn)確推斷。
由PECA推斷的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了反式和順式調(diào)控元件如何協(xié)同工作以特定情境特定方式影響基因表達(dá)的詳細(xì)視圖。
研究人員提出了一種基于不同細(xì)胞環(huán)境的PECA數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)方法。他們強(qiáng)調(diào)了染色質(zhì)在基因表達(dá)調(diào)控中的關(guān)鍵作用。
他們分析了小鼠DNA元素百科全書(ENCODE)中的PECA數(shù)據(jù),并探索了與性狀和疾病相關(guān)的遺傳變異的解釋。
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