DNase I超敏感位点的定位研究原理和方法

DNase I超敏感位点的定位研究

概述:

早在20世纪80年代初期,研究人员发现染色质对脱氧核糖核酸酶I(DNase I)的敏感性与基因的转录有关,即当一个基因处于转录活性状态时,含有这个基因的染色质区域对DNase I降解的敏感性要比无转录活性区域高出100倍以上,被称为DNase I超敏感位点(DNase I hypersensitive site,DHS)。经过进一步研究发现,具有功能的顺式作用元件,如启动子、增强子、抑制因子和绝缘子等都与DNase I超敏感位相偶联,因此,鉴定DNase I超敏感位点成为近年来国内外基因组学研究的热点。随着高通量技术尤其是芯片和大规模测序技术的发展,目前在酵母、果蝇以及人类基因组研究中,通过对DNase I降解后的片段进行芯片杂交或大规模测序,对其结果开展系统的生物信息学分析,成功地从全基因组水平上准确鉴定了DNase I超敏感位点。

目的:

准确鉴定和分析基因组中DNase I超敏感位点,阐释DNase I超敏感位点与基因

表达调控之间的关系。

原理:

正在进行转录或具有转录潜能的基因,其所在染色质区域的结构较为疏松,易被DNaseⅠ等非特异性核酸酶切割。

步骤:

1.鉴定DNase I超敏感位点的主要步骤如下:

(1)细胞核提取;

(2)DNase I消化降解;

(3)脉冲场凝胶电泳分离大片段;

(4)通过T4DNA连接酶连接一个含有Mem I限制性内切酶识别位点并在末端标记了生物素的接头;

(5)利用Mem I限制性内切酶酶切连接产物;

(6)在Mem I切口处连接另一个接头,随后进行PCR扩增连接产物;

(7)PCR产物回收,建库,并使用Illumina高通量测序仪测序;

(8)生物信息学分析测序结果,鉴定DNase I超敏感位点。

2. DNase I超敏感位点生物信息学分析流程

(1)首先,需要除去建库时的接头序列,然后将除去接头的数据和目标基因组进行比对。

(2)利用F.Seq对比对结果进行分析,输出wig格式文件以供后续GBrwose使用。如果F.Seq鉴定出的区域结果满足FDR<0.01的条件,则该位点为DNase I超敏感位点。

(3)再将DNase I超敏感位点与表达谱数据进行关联性分析。

(4)最后,将上述分析所得出的结果使用基因组可视化工具GBrowse来进行显示,这样建立的DNase I超敏感位点就可以与公共数据库的基因组信息进行整合,开展深入的比较分析。

流程图:

1、鉴定DNase I超敏感位点的主要路线

DNase I超敏感位点的定位研究原理和方法

2、DNase I超敏感位点生物信息学分析流程

DNase I超敏感位点的定位研究原理和方法

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