技术支持
Support
ChIP-seq还能这样用——超级增强子鉴定
2019-05-31

  超级增强子定义 

增强子(Enhancer)大家一定很熟悉,它是DNA上一段能被转录调控因子结合、激活连锁基因转录表达的序列,是基因时空表达的重要顺式作用元件。

当多个增强子在某些区域成簇聚集,同时被一系列转录因子蛋白密集结合,会调控大量细胞类型决定关联基因的激活、高水平表达,该区域称为超级增强子(Super-enhancers, SEs)。顾名思义,超级增强子与数量更多的转录调控蛋白结合,并在更大范围内、更高水平地激活关联基因的表达,关联基因对微小的扰动也更为敏感,有利于细胞状态转变。果然是量变引起质变啊。

普通增强子与超级增强子比较

 

超级增强子的鉴定 

超级增强子通常具有增强子、转录因子及其辅因子富集,增强子表观修饰等标记,我们便可根据这些标记寻找和定位超级增强子。

超级增强子通常采用ChIP-seq进行鉴定,针对增强子相关转录因子及其辅因子(如Mediator、BRD4)或组蛋白修饰(如H3K27ac、H3K4me1)进行ChIP-seq,然后使用“ROSE”(Rank Ordering of Super-Enhancers)分析从ChIP-seq数据中鉴定超级增强子。在基因组范围内,若增强子实体间距在12.5 kb 以内,则将其合并为单个实体,即缝合增强子(Stitched enhancer)。最后,确定超级增强子和普通增强子之间的阈值,缝合增强子和其余的单个增强子按照ChIP-seq 所测信号水平的强度排序,绘制获得一张曲线图,该曲线上斜率为1 的切线的切点所得的信号值为区分超强增强子和普通增强子之间的阈值,高于该值为超级增强子,其余的则称为普通增强子(Typical enhancer)。

超级增强子鉴定步骤

 

超级增强子的应用

超级增强子能够大力驱动控制细胞身份基因的表达,可以用来解释细胞类型特异的表达模式,在发育生物学、癌症等疾病致病机理研究中显示出巨大的应用潜力。

超级增强子鉴定结合转录组测序可挖掘更多的基因调控机制,如根据基因位置预测超级增强子所调控的基因,同时使用转录组测序分析这些基因的表达水平,并进行多组学关联分析,筛选关键的超级增强子及其调控基因,对阐述疾病、肿瘤关键驱动基因调控机制,抗肿瘤功能研究及药物筛选均有重要作用。