启动子分析-----------转录因子结合位点
确定启动子位置的方法(一)
确定启动子位置的方法(一)确定启动子位置引言启动子是指基因的一个特殊区域，它在基因转录过程中起着重要的作用。
确定启动子位置是基因组学研究中的一项重要任务，对于深入理解基因的调控机制有着非常重要的意义。
本文将介绍几种常见的方法来确定启动子位置。
1.实验方法5’ RACE5’ RACE (Rapid Amplification of cDNA Ends) 是一种常用的实验方法，用于确定基因的启动子位置。
该方法通过引物扩增方法，在未知启动子区域的5’端合成一条cDNA链，并通过PCR扩增获得启动子序列。
5’ RACE在启动子区域进行测序，可获得启动子的精确位置。
Chromatin Immunoprecipitation (ChIP)ChIP是一种通过抗体和染色质上的特定蛋白结合来确定启动子位置的方法。
该方法首先通过交联和剪切处理来固定染色质上的蛋白质-DNA复合物，然后使用特定的抗体来免疫沉淀（IP）所要分析的蛋白质，最后通过PCR或测序来检测与启动子相关的DNA序列。
2.计算方法基于序列保守性的方法基于序列保守性的方法通过比对物种间的基因组序列来确定启动子位置。
这种方法假设启动子处的序列在不同物种间具有高度的保守性，因此可以通过比对序列中的保守区域来确定启动子的位置。
基于转录因子结合位点的方法许多转录因子结合在启动子区域，因此基于转录因子结合位点的方法可以帮助确定启动子位置。
通过分析转录因子结合位点的分布情况，并结合表观遗传学修饰等信息，可以预测启动子的位置。
基于表达谱和转录本结构的方法基于表达谱和转录本结构的方法可以通过分析基因的表达谱和转录本结构来确定启动子位置。
这种方法假设在基因的表达谱和转录本结构中存在着与启动子相关的特征，通过分析这些特征可以推断出启动子的位置。
总结确定启动子位置是基因组学研究中的一项重要任务。
本文介绍了几种常见的方法，包括实验方法和计算方法。
实验方法包括5’ RACE 和ChIP等，而计算方法则包括基于序列保守性、转录因子结合位点和表达谱转录本结构等方法。
启动子基本组成单位
启动子基本组成单位启动子是指位于基因转录起始点上游的DNA序列，它是调节基因表达的关键元素。
它是RNA聚合酶II的结合位点，能够识别RNA聚合酶，并定向基因的转录。
启动子的基本组成单位包括转录起始位点、核心启动子元件、增强子和转录因子。
一、转录起始位点转录起始位点（TSS）指基因的转录起始点上游的DNA序列。
在真核生物中，TSS是由RNA聚合酶II的结合和转录起始复合物的建立确定的。
在启动子中，TSS通常位于-30到+50核苷酸的范围内，其中零点表示转录起始位点，负数表示上游，正数表示下游。
二、核心启动子元件核心启动子元件（CPEs）是启动子中一段极短的序列，通常位于TSS的上游区域。
核心启动子元件是RNA聚合酶II的识别位点，它包含TATA盒、Inr和DPE等元件。
TATA盒位于TSS的上游区域，通常在-30到-25核苷酸附近，长度为5-10个核苷酸。
它是RNA聚合酶II结合的主要位点，能够诱导基因的高水平转录。
Inr是在TSS附近直接的区域，通常位于-2到+5核苷酸范围内。
Inr是一种短小的序列，它与转录因子TFIID结合，并协同启动基因的转录。
DPE是在Inr的下游区域，通常位于+28到+32核苷酸附近，与Inr协同识别RNA聚合酶II，参与转录的起始和终止。
三、增强子增强子是一种启动子外的调控元件，它位于基因上游或下游的一定距离内。
增强子能够增强启动子的作用，调节基因的表达。
增强子的长度一般为50-5000bp，能够结合转录因子或其他调节因子。
增强子按照位置可以分为上游增强子和下游增强子。
上游增强子通常位于基因上游，长度较长，与启动子间隔较远。
下游增强子通常位于基因下游，较小。
四、转录因子转录因子是调节基因表达的重要因子。
它结合启动子或增强子元件，能够调节基因的转录或抑制。
转录因子的结构包括DNA结合结构域和转录激活/抑制结构域。
其中，DNA结合结构域可以识别并结合特定的DNA序列，转录激活/抑制结构域参与调节基因表达。
寻找启动子区域和预测转录因子结合位点
寻找promoter区域
• 选择Promoter/Upstream by 2023 bases • Exons in upper case, everything else in lower case外显子大写，其他小写
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• 选择目旳基因
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• 点击click here to view the promoter sequence • 得到promoter信息
预测Transcription factor binding site
Step1 selectspecies选择human Step1 SelectFactors选择NF-kappaB [T00590] Step2 SearchSites输入ANKH旳promoter区域 成果中有一种位点TGGGAAATACCT，与JASPAR成果中得分最高旳相同
• 在前两张幻灯片中选择FASTA • 在右边Change region shown输入14871887到14873887 • Display options选择Show reverse complement • 能够直接得到FASTA格式旳promoter核苷酸序列（似乎有一种bp旳差距，能
够输入14871887到14873886 ）
形
显示旳核苷 酸序列
tef启动子原理
tef启动子原理TEF启动子原理什么是TEF启动子？TEF（Ternary Ethylenimine Functionalization）启动子是一种在生物科学中常用的DNA序列，用于操控基因的转录和表达。
它是一段特定的DNA区域，位于基因的上游区域，负责调控基因的启动。
本文将从浅入深来解释TEF启动子的原理。
TEF启动子的功能1.转录因子结合位点: TEF启动子包含多个转录因子结合位点（TFBS），使得转录因子能够与DNA序列结合，促进基因的转录。
2.启动子结构: TEF启动子包含TATA盒和启动子结构元件，有助于RNA聚合酶定位在正确的起始点，启动基因转录。
转录因子结合位点TEF启动子中的转录因子结合位点起到非常重要的作用。
转录因子是一类能够结合在DNA上的蛋白质，它们在基因的表达调控中发挥关键作用。
TEF启动子中的转录因子结合位点具有以下特征：•保守性：TEF启动子中的转录因子结合位点在不同个体和物种中具有高度的保守性，这意味着这些位点在进化过程中经过了选择，对基因的调控起到重要作用。
•序列特异性：不同的转录因子与不同的DNA序列结合，因此TEF 启动子中的转录因子结合位点具有特异的序列。
•协同作用：多个转录因子结合位点可以相互作用，形成转录因子复合物，共同调控基因的转录。
启动子结构TEF启动子的结构非常精密，包含了多个重要的结构元件：TATA盒TATA盒是TEF启动子中的一个重要结构元件，位于基因的上游区域。
TATA盒的主要作用是吸引RNA聚合酶，使其定位在基因的起始点。
TATA盒通常具有以下特点： - 富含腺嘌呤和胸腺嘧啶：TATA盒的序列富含腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（T），这种序列特点使得TATA盒在基因组中相对较容易被识别。
- 保守性：TATA盒在不同基因中具有一定的保守性，这是因为TATA盒的序列特点对基因的正常转录非常重要。
启动子结构元件除了TATA盒之外，TEF启动子还包含了其他一些重要的结构元件，用于进一步精确地调控基因的转录。
基因启动子和转录因子的相互作用
基因启动子和转录因子的相互作用基因是一个生命系统中不可或缺的基本单位，是决定生物体性状的遗传信息的载体。
基因的表达和调控与生物体的生长、发育、免疫等生命过程息息相关。
在基因表达调控中，基因启动子和转录因子的相互作用发挥着非常重要的作用。
基因启动子是基因的调控区域，位于基因的上游区域，通过该区域的启动子序列可被转录因子识别和结合，从而在特定的条件下促进或抑制该基因的转录。
基因启动子的结构复杂，包括共同关键因子结合位点、反应元件、转录起始位点、首个外显子、缺乏可变区域和调控元件等。
转录因子是一类具有序列特异性结合DNA的蛋白质，参与生物体的基因表达调控过程。
它们可识别基因启动子上的特定序列元件而结合到DNA上，进而促进或抑制RNA的转录。
转录因子的识别和结合能力是通过转录因子的DNA结合域实现的，该结构域可以与DNA上的碱基序列特异性结合。
在基因表达调控中，基因启动子和转录因子之间的相互作用是非常关键的。
一方面，基因启动子的序列特征使得特定的转录因子可结合其上，从而通过控制蛋白质合成的水平来调整基因表达。
另一方面，转录因子通常只能与特定基因启动子结合，从而实现基因表达的特异性调控。
因此，基因表达调控的调整特征将基于基因启动子和转录因子之间的相互作用。
基因启动子和转录因子之间的相互作用可以通过各种技术手段来研究。
其中，最常用的是电泳迁移实验（EMSA）。
在EMSA实验中，转录因子可被标记或未标记的DNA探针靶向结合到基因启动子上，并通过电泳迁移分离出来来评估转录因子-启动子复合物的特异性结合。
EMSA分析不仅可以揭示基因表达调控的分子机制，还可以为潜在的药物开发提供关键信息。
除了EMSA外，还可以通过染色质免疫沉淀（ChIP）技术来评估转录因子对基因启动子的结合。
通过这种方法，可以获得特定转录因子-启动子复合物及其与DNA结合的位置信息。
ChIP技术可以完整地研究整个细胞基因组的转录因子和基因启动子之间的相互作用。
RNA启动子的研究与应用
RNA启动子的研究与应用RNA启动子是指位于RNA转录起始点区域的DNA序列，它能够直接或间接地调控RNA的转录和翻译。
在生物学研究中，RNA启动子的研究和应用是一个有意义的领域。
本文将介绍RNA启动子的一些基础知识、研究方法及其在生物学、医学等方面的应用。
一、RNA启动子的基础知识1. RNA启动子的作用RNA启动子在转录和翻译的过程中发挥着关键作用，它能够调控RNA的转录和转录速度，进而影响蛋白质的表达量。
在真核细胞中，大多数RNA启动子并不直接与RNA聚合酶相互作用，而是通过调节转录因子等蛋白质与RNA聚合酶的结合关系，进而调控RNA的转录和翻译。
2. RNA启动子的分类RNA启动子可根据其功能和结构特点进行分类。
根据结构特点可分为TATA-box和CCAAT-box启动子等，根据功能可分为转录增强子和转录抑制子等。
3. RNA启动子的识别在真核细胞中，RNA启动子的识别是由转录因子等蛋白质调控的。
转录因子可以通过与RNA启动子的结合来调控RNA的转录和转录速度，其中最为关键的是TATA-binding protein (TBP)和TATA-binding protein associated factors (TAFs)等。
二、RNA启动子的研究方法1. DNA测序技术DNA测序技术是RNA启动子研究的一种重要方法。
通过对RNA启动子区域DNA序列的测定和分析，可以识别RNA启动子的序列特征，进而揭示RNA启动子与蛋白质表达和功能等方面的关联。
2. 转录因子结合位点分析技术转录因子结合位点分析技术可以用来确定RNA启动子与特定转录因子的结合位点，有助于了解RNA启动子的调控机制及其与蛋白质表达等方面的关系。
目前常用的方法包括ChIP-Seq、DNase-Seq等。
3. 基因编辑技术基因编辑技术可以用来研究RNA启动子的功能和调控机制，其基本原理是通过改变RNA启动子的序列、结构等特征，从而对其功能进行评估和调控。
启动子——精选推荐
启动⼦在遗传学中，启动⼦（promoter）是指⼀段能使特定基因进⾏转录的脱氧核糖核酸（DNA）序列。
启动⼦可以被RNA聚合酶辨认，并开始转录合成RNA。
在核糖核酸（RNA）合成中，启动⼦可以和调控基因转录的转录因⼦产⽣相互作⽤，控制基因表达（转录）的起始时间和表达的程度，包含核⼼启动⼦区域和调控区域，就像“开关”，决定基因的活动，继⽽控制细胞开始⽣产哪⼀种蛋⽩质。
启动⼦位于控制基因表达的调控序列中、基因转录起始位点的上游（DNA反义链的5′⽅向），长约100~1000个碱基对。
启动⼦本⾝并⽆编译功能，但它拥有对基因翻译氨基酸的指挥作⽤，就像⼀⾯旗帜，其核⼼部分是⾮编码区上游的RNA聚合酶结合位点，指挥聚合酶的合成，这种酶指导RNA的复制合成。
因此该段位的启动⼦发⽣突变（变异），将对基因的表达有着毁灭性作⽤。
完全的启动⼦称为规范序列。
⽬录1 启动⼦元件2 启动⼦序列2.1 原核⽣物启动⼦2.2 真核⽣物启动⼦3 结合4 与启动⼦功能变异有关的疾病5 参考⽂献启动⼦元件[编辑]启动⼦代表⼀些重要的元件可以与其他调节区域（如增强⼦、沉默⼦、边界元件或绝缘⼦）合作⼀致，以主导基因转录的⽔平。
由于启动⼦⼀般都是在基因的上游，启动⼦所在的位置或是转录起始点会由+1开始编号。
上游的位置所以都是由+1逆数的负数，例如-100就是位置100的上游碱基对。
以下是各种启动⼦：核⼼启动⼦是引发转录的必要部分及转录起始点，位置约为-35。
且是RNA聚合酶的结合位点及⼀般转录因⼦结合位点。
近端启动⼦是基因的近端序列上游，包括⼀些基本的调控元件，位置约为-250，且是特定转录因⼦结合位点。
远处启动⼦是基因的远处序列上游，包括⼀些额外的调控元件，影响⼒较近端启动⼦弱。
它是在上游更远的位置（但不是位置性的增强⼦或调控区域），是特定转录因⼦结合位点。
启动⼦规范序列的⽤途⼀般都是有问题的，且可引致对启动⼦序列的误解。
在规范序列中，转录因⼦结合位点在特定细胞情况下有⼀个单独的序列会与蛋⽩质牢固地结合。
转录因子和启动子的相互作用及其在基因调控中的作用
转录因子和启动子的相互作用及其在基因调控中的作用转录因子（transcription factor）是一类蛋白质，它们能够结合到基因的启动子（promoter）处，进而激活或抑制该基因的转录过程。
启动子则是基因区域中的一段特定序列，它能够吸引转录因子结合并参与基因转录的启动与调控。
转录因子和启动子之间的相互作用是调控基因表达的重要机制。
一、转录因子和启动子的结构转录因子通常有两个主要结构域：DNA结合域和活性域。
DNA结合域（DNA-binding domain）是转录因子的核心功能区域，它可以识别和结合到启动子上的具有特定序列的DNA。
活性域（activation domain）则参与转录激活或抑制的过程，能够与其他转录因子或转录调节剂相互作用，协调基因转录的启动和调控。
启动子则是一个受调控的DNA区域，通常由数百或数千个核苷酸组成。
它通常包含TATA-box序列、CAAT-box序列、GC-box序列等特定的DNA序列。
启动子处通常存在一些特定的转录因子结合位点，这些位点与两个转录因子结合域的互作起到调控基因转录的关键作用。
二、转录因子与启动子的相互作用转录因子的DNA结合域通常具有一定的序列特异性，只与具有特定DNA序列的启动子区域结合。
当转录因子结合到基因启动子上时，DNA结合域能够诱导包括基因改变和染色体重塑等分子机制调控的发生。
起始转录因子的结合后，一系列其他转录因子和转录调节剂会进一步加入，构建出一个完整的转录因子复合物。
该复合物维持一些基本的稳定性，在启动子区域上产生一定的特异性交互和调控效应来启动基因转录和调节基因表达。
转录因子结合到启动子上之后，就可以发挥其激活或抑制转录的功能。
一些转录因子的活性域含有转录激活结构域，这些结构域能够参与基因转录的调节，激活基因表达。
相反的，其他转录因子的活性域则含有转录抑制结构域，这些结构域可以使得基因表达被抑制。
转录因子的交互作用和刺激下的基因转录调控，能够被细胞内环境所调控，如环境因素的变化、细胞内代谢途径的调控、发育和分化等状态的改变。
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启动子分析-----------转录因子结合位点启动子分析-----------转录因子结合位点启动子是DNA分子可以与RNA聚合酶特异结合的部位，也就是使转录开始的部位。
在基因表达的调控中，转录的起始是个关键。
常常某个基因是否应当表达决定于在特定的启动子起始过程。
启动子一般可分为两类:(1)一类是RNA聚合酶可以直接识别的启动子。
这类启动子应当总是能被转录。
但实际上也不都如此，外来蛋白质可对其有影响，即该蛋白质可直接阻断启动子，也可间接作用于邻近的DNA结构，使聚合酶不能和启动子结合。
(2)另一类启动子在和聚合酶结和时需要有蛋白质辅助因子的存在。
这种蛋白质因子能够识别与该启动子顺序相邻或甚至重叠的DNA顺序。
因此，RNA聚合酶能否与启动子相互作用是起始转录的关键问题，似乎是蛋白质分子如何能识别DNA链上特异序列。
例如，RNA聚合酶分子上是否有一个活性中心能够识别出DNA双螺旋上某特异序列的化学结构?不同启动子对RNA聚合酶的亲和力各不同。
这就可能对调控转录起始的频率，亦即对基因表达的程度有重要不同。
DNA链上从启动子直到终止子为止的长度称为一个转录单位。
一个转录单位可以包括一个基因，也可以包括几个基因。
启动子预测软件大体分为三类，第一类是启发式的方法，它利用模型描述几种转录因子结合部位定向及其侧翼结构特点，它具有挺高的特异性，但未提供通用的启动子预测方法；第二类是根据启动子与转录因子结合的特性，从转录因子结合部位的密度推测出启动子区域，这方法存在较高的假阳性；另一类是根据启动子区自身的特征来进行测定，这种方法的准确性比较高。
同时，还可以结合是否存在CpG岛，而对启动子预测的准确性做出辅助性的推测。
启动子预测软件有：PromoterScan ; Promoter 2.0 ;NNPP ;EMBOSS Cpgplot ; CpG Prediction启动子及转录因子结合位点数据库及预测工具冷泉港启动子分析程序介绍/links/ch_09_t_6.html在线预测和分析基因启动子（promoter）一般在公共数据库中，如NCBI、UCSC、Ensembl给出的人类基因序列都没有对基因进行详细的标注。
不过，有很多在线工具，可以预测和分析基因序列上的启动子、内含子、UTR区等。
在这里就简单总结收集一些网站，备用。
1. NCBI上的Finding Promoter （NCBI推荐的）（/Class/NAWBIS/Modules/DNA/ dna21b.html）Promoter Scan from the Bioinformatics and Molecular Analysis section ofNIH.TFSearch from the Computational Biology Research Center of Japan.DRAGON Gene Start Finder from the DRAGON Genome Explorer site.2. Promoter 2.0 Prediction Server（http://www.cbs.dtu.dk/services/Promoter/）Promoter2.0 predicts transcription start sites of vertebrate PolIIpromoters in DNA sequences. It has been developed as an evolution ofsimulated transcription factors that interact with sequences in promoterregions. It builds on principles that are common to neuralnetworks andgenetic algorithms.3. TFSEARCH（http://www.cbrc.jp/research/db/TFSEARCH.html）Searching Transcription Factor Binding Sites (ver 1.3)4. Neural Network Promoter Prediction (伯克利大学)（:9005/seq_tools/promoter.html）5. The Markov Chain Promoter Prediction Server(杜克大学)（/gen ...ter/McPromoter.html）6. Neural Network Promoter Prediction (BIosino：中国生物信息)（/）7. Core-Promoter Prediction Program （by Michael Zhang）（/tools/genefinder/CPROMOTER/human.ht m）PROMOTER FINDING AND ANALYSIS PROGRAMS ON THE INTERNET--------------------------------------------------------------------------------TRANSPLORER (TRANScription exPLORER)Dnanalyze (TF mapping)Dragon Promoter Finder 1.2 (TSS finder and promoter region analysis)FunSiteP 2.1HCtata (TATA signal prediction)McPromoter Ver.3MatInspector (Search for TF binding sites) ModelGenerator and ModelInspectorNNPP2.1 (TSS finder)PromoterInspector (Strand non-specific promoter region finder) Promoter2.0 (TSS finder)Promoter Scan II (Promoter region prediction)RGSiteScanSignal Scan (Search for Eukaryotic Transcriptional Elements) TESS (Search for Transcription Elements)TFSEARCH (Predicts TF binding sites based on TRANSFAC data)TRANSFAC (TF database and a number of associated programs)TSSG and TSSWPROMOTER 2.0 http://www.cbs.dtu.dk/services/Promoter/通常确定启动子的算法可以分成两种,一种根据启动子区各种转录信号,如TATA 盒、CCAAT 盒,结合对这些保守信号及信号间保守的空间排列顺序的识别进行预测。
如PROMOTER 2.0, 用神经网络方法确定TATA 盒、CCAAT 盒、加帽位点(cap site) 和GC 盒(GCbox) 的位置和距离, 识别含TATA 盒的启动子。
PROMOTER SCAN/molbio/proscan/根据转录因子结合部位在基因组中分布的不平衡性,将转录因子结合部位分布密度与TATA 盒的权重矩阵(weight matrix) 结合起来,从基因组DNA中识别出启动子区[3 ] 。
但上述程序预测的假阳性率较高,PROMOTER 210 每23kb 出现一个假阳性;PRO2MOTER SCAN 平均每19kb 出现一个假阳性。
PromoterInspectorhttp://www.genomatix.de/products/PromoterInspector/PromoterI nspector2.html另一种方法根据启动子区序列的特征进行预测。
Promo2terInspector 从一组训练序列中提取出启动子区的环境特征,并将外显子、内含子和3’端非翻译区的特征与启动子区加以区分,从而在基因组中确定启动子位置FirstEF /tools/FirstEF/近来还有一些程序将上述方法与CpG 岛(CpG islands) 信息相结合。
CpG岛是一段200 bp 或更长的DNA 序列,核苷酸G + C 的含量较高,并且CpG双核苷酸的出现频率占G+ C 含量的50 %以上。
许多脊椎动物的启动子区都与CpG岛的位置重合。
FirstEF ( http :/ / rulai1cshl1org/ tools/ FirstEF/ ) 搜索通过5’UTR 定位技术构建的第一外显子数据库,识别第一剪切点(first splicing donor site) ,结合CpG 岛信息,确定启动子区。
这种方法使预测的敏感性和特异性都明显提高。
该程序预测含CpG岛的启动子的敏感性和特异性都高于90 % ,预测不含CpG岛的启动子的精确性相对略低。
TRRD 数据库http://wwwmgs.bionet.nsc.ru/mgs/dbases/trrd4/ 收录了真核基因调控区结构和基因表达方式的信息,每个条目对应一个基因。
应用权重矩阵数据库搜索转录因子结合部位的程序包括SIGNAL SCAN /molbio/signal/ MatInspector http://www.genomatix.de/products/index.html转录因子搜索程序( transcriptional factor search ,TF2 SEARCH )http://www.cbrc.jp/research/db/TFSEARCH.html等等。
尽管基于PWM 的搜索比较敏感,但它最大的缺点就是假阳性率过高,在预测的结果中有很多结合部位并不真正具有生物学功能。
COMPEL 数据库http://compel.bionet.nsc.ru/new/index.html经实验确定的复合元件不多,COMPEL 数据库中收录了近200 条经实验确定的复合元件的信息。
如果转录因子结合部位的预测结果中包含复合元件,显然比单个元件更有可能具有生物学功能。
Co - Bind 程序通过建立两个转录因子结合部位的PWM 及其复合作用的模型,可以预测序列中的复合元件。
还有一些程序利用COMPEL 数据库中已知的复合元件去搜索基因组序列。
Consensus ftp:///pub/consensus/ AlignACE /cgi-bin/alignace.pl等是用来搜索高含量基序(overrepresented motif finding) 的一些算法,可以对一组基因簇中的基因调控区进行比较,以发现其中存在的高含量的基序,调控元件可能就存在于这些基序之中。