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转录因子找下游靶基因CUT&Tag/ChIP-seq篇

转录因子找下游靶基因CUT&Tag/ChIP-seq篇 爱基百客生物
2024-04-03
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导读:转录因子(TFs)是一类能够特异性结合到DNA上的序列上,并调节基因表达的蛋白质。它们在细胞的发育、分化以及对各种生理和病理条件的响应中扮演着关键角色......


转录因子

转录因子调节基因的表达,无论是医学、动物还是植物领域都拥有重要的研究价值。

据报道,转录因子在癌症、自身免疫、糖尿病和心血管疾病等疾病中具有关键的生物学作用,因此它被认为是极具潜力的治疗靶点。目前,转录因子小分子药物开发是一个新兴领域,前景不错。利用DNA蛋白互作技术探究转录因子调控机制,有利于疾病的诊断和治疗。

转录因子在植物体内普遍存在,参与环境应答反应。鉴于它在植物抗逆中的重要作用,很多项目以植物转录因子为研究对象,pubmed中植物转录因子的文章也在逐年增长中。

转录因子是一类能够调控基因转录活动的蛋白质,它们通过结合到基因的启动子区域来促进或抑制基因的表达。靶基因是受转录因子调控的基因,其表达水平受转录因子的调节影响。转录因子和靶基因之间的关系是相互作用的,转录因子通过识别特定的DNA序列并与之结合来调控靶基因的表达。

目前,不少研究的切入点就是通过转录因子找下游靶基因。分享利用ChIP-seq和CUT&Tag技术找转录因子下游靶基因的常用思路:

◆  研究思路
探究下游靶基因的思路 
01
确定研究的主题

有了研究主题,就能确定研究材料。医学方向根据研究疾病类型选择合适的材料,比如健康vs病人组织,预后组织,小鼠模型或者细胞系等;植物处理前后、不同部位、不同时期、突变体VS野生型等组织;动物与植物类似。微生物也分处理前后菌株,突变体VS野生型菌株。在选材时,可以参考文献资料选择时期和取样部位等。

02
确定标记基因

大体上从两个方面展开:第一,参考文献中别的物种或组织中报道过功能的基因;第二,利用转录组测序寻找差异基因,筛选候选TF基因。
03
表达分析和功能验证

在研究样本中检测目的基因(文献或RNA-seq通常会提供多个候选基因)的mRNA和蛋白的表达情况。医学方向,预后和临床分析是比较常见手段。然后,对转录因子功能验证。医学方向通常选择细胞系/小鼠模型验证。植物和微生物,一般选择构建突变体。
04
寻找下游靶基因

ChIP-seq是利用染色质免疫共沉淀技术特异性地富集目的蛋白结合的DNA片段。这些DNA片段建库测序后,下机后得到的reads比对到参考基因,靶蛋白结合的DNA片段越多,那么会呈现reads显著性堆叠的区域,这个区域是peak区域。对peak的分析,可以分析关联基因以及motif。联合RNA-seq数据判断这些基因是否存在差异表达,从而推测靶基因。结合前期的功能实验,进一步判断基因的功能。
05
验  证

对ChIP-seq结果进行验证,ChIP-qPCR、EMSA、酵母单杂等技术都是常用手段(干货!如何验证转录因子与靶基因启动子互作?)。证明转录因子确实与关键性的基因区域结合后,差不多一篇文章就到这里了。如果能进一步对发现的靶基因进行功能验证,那么文章会再上一个档次。

最后,通常会对结果进行推测,构建调控网络或模型

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爱基百客生物
爱基百客是一家专业提供表观组学、单细胞与空间组学以及高通量测序分析的新型生物科技服务企业,旗下拥有DNBSEQ-T7、10xGenomics等平台,依托表观技术的优势,为生命科学研究和医疗健康等领域提供方案设计到数据分析一站式服务。
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