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绘制顺反组景观图

时间:2018-07-24      阅读:479

科学家们开发出了一项新技术用于快速绘制调控蛋白靶向DNA区域的图谱,这一技术可以让科学家们认识是什么使得某些植物具备耐旱或抗病等性状。

揭示DNA上称作为“顺反组”(cistrome)的蛋白质结合区域的景观图,阐明了植物控制基因何时何地表达的机制。以往绘制植物细胞中顺反组的一些方法非常困难且缓慢。详细描绘在新方法克服了这些障碍,全面地认识了遗传调控这一至关重要的方面。

这是次全面地确定了一个植物基因组中所有调控元件的特征。顺反组一直是人们试图了解植物机能缺失的一块信息。植物和动物细胞中的许多信息都包含在指导生成蛋白质的“编码”DNA片段中。但研究人员日益认识到,基因组中其他区域具有的一些元件控制了细胞何时及如何生成这些蛋白。这些“非编码”DNA片段就是转录因子结合来控制邻近编码基因激活的位点。

许多人类和动物模型研究表明,非编码改变对于认识遗传病症和癌症一类的疾病非常重要。能够阐明这些非编码区域在植物中的功能同样重要。

在过去,科学家们可以一次确定一个或两个转录因子在何处附着到植物基因组上,但这些实验非常缓慢。研究人员们想*绘制出数百或甚至数千已知转录因子的结合位置图谱,因此他们需要一种更快速的方法来绘制这些位点。

为了获得这一顺反组图谱,研究人员构建出了一个系统,在这一系统中他们可以将一个标记的转录因子添加到DNA文库中,让它结合DNA,随后再分离出所有配对DNA-蛋白。这种叫做DNA亲和纯化测序(DAP-seq)的方法,大大扩展了科学家们收集到的关于转录因子及它们结合位点的信息。

新系统廉价且可扩展。它使得我们能够捕获全部的转录结合位点,因此研究人员获得了完整的密码本。并且,它不要求大多数植物实验室无法利用的复杂或专门的实验室设备。

为了检验DAP-seq的功用,研究人员们绘制出了529种转录因子结合拟南芥基因组的位点。他们鉴别出了270万个结合位点。随后他们采用包含或不包含胞嘧啶甲基化的DNA重复了这些实验,胞嘧啶甲基化指的是用化学甲基标签来标记基因组表面进一步抑制或激活基因的一个过程。他们测试的大约四分之三的转录因子结合模式发生了改变。

这使得我们能够揭示出如果不除去甲基化我们或许会漏掉的结合位点。采用这种方法我们可以看到只在一部分细胞或组织中活化的结合位点。新研究不仅阐明了调控蛋白改变基因表达的机制,还揭示了表观遗传甲基化标记在这种调控中所起的作用。

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