NF-κB DNA結(jié)合譜及其數(shù)據(jù)庫構(gòu)建和分析.pdf

1、轉(zhuǎn)錄因子DNA結(jié)合譜是指轉(zhuǎn)錄因子能夠特異性識別并結(jié)合的所有DNA序列及其相對親合性。目前構(gòu)建轉(zhuǎn)錄因子DNA體外結(jié)合譜主要依賴于蛋白結(jié)合微陣列(PBM)技術(shù)和指數(shù)配體進(jìn)化-測序(SELEX-Seq)技術(shù)。其中，SELEX-Seq技術(shù)將SELEX實(shí)驗(yàn)與高通量測序技術(shù)相結(jié)合，可獲得大量具有不同親和性的轉(zhuǎn)錄因子DNA結(jié)合序列。高通量測序結(jié)果的數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)處理過程繁瑣，對傳統(tǒng)生物實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生一定的挑戰(zhàn)，因此有必要建立一套通用的SELEX-Seq數(shù)

2、據(jù)分析流程，使研究者依照流程快速地分析該類數(shù)據(jù)，構(gòu)建轉(zhuǎn)錄因子DNA體外結(jié)合譜。
　　核因子κB(NF-κB)是與炎癥和腫瘤有關(guān)的重要轉(zhuǎn)錄因子，它的5個家族成員通過二聚化形成二聚體后與不同的DNA序列結(jié)合，調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄，因此NF-κB的DNA結(jié)合譜研究一直深受重視。受制于DNA結(jié)合譜構(gòu)建技術(shù)的發(fā)展水平和NF-κB二聚體的多樣性，完整的高分辨率NF-κB DNA結(jié)合譜至今尚未建立。但是研究者已經(jīng)使用不同的方法得到部分NF-κB二聚體

3、與DNA序列的結(jié)合親和性數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總處理，可得到較為全面的NF-κB DNA結(jié)合譜。
　　本論文通過分析實(shí)驗(yàn)室已有的SELEX-Seq數(shù)據(jù)，建立一套通用的SELEX-Seq數(shù)據(jù)分析流程，主要包括以下步驟:
　　(1)測序數(shù)據(jù)初始分析;
　　(2)根據(jù)標(biāo)簽序列分輪，獲取各輪經(jīng)過篩選的序列;
　　(3)從長序列中提取轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)長度的短序列;
　　(4)模體發(fā)現(xiàn):首先使用模體發(fā)現(xiàn)軟件發(fā)現(xiàn)各輪序列

4、模體，從模體總體特征分析序列富集特征及效果，之后計(jì)算模體富集倍數(shù)，獲取中間模體，最后將中間模體序列提交給模體發(fā)現(xiàn)軟件，獲得最終模體;
　　(5)計(jì)算序列富集倍數(shù):首先使用馬爾科夫模型預(yù)測未篩選樣品中所有序列的出現(xiàn)頻數(shù)，以此計(jì)算各序列在每輪篩選后的富集倍數(shù)，獲取轉(zhuǎn)錄因子對各序列的相對結(jié)合親和性信息，最終以轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的序列信息及其相對結(jié)合親和性信息構(gòu)成轉(zhuǎn)錄因子的DNA體外結(jié)合譜。通過該數(shù)據(jù)分析流程獲得p50同二聚體的DNA結(jié)合譜。<

5、br>　　本論文收集近幾年研究者使用凝膠遷移實(shí)驗(yàn)技術(shù)(EMSA)、PBM及SELEX-Seq技術(shù)測量NF-κB二聚體與DNA序列的結(jié)合親和性數(shù)據(jù)，并進(jìn)行歸一化、擬合處理，構(gòu)建完整的NF-κB家族DNA結(jié)合譜。結(jié)合譜數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)庫中，依托已有的網(wǎng)絡(luò)平臺為用戶提供DNA序列親和性的查詢功能。
　　通過對NF-κB DNA結(jié)合譜數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn):
　　(1) NF-κB二聚體結(jié)合DNA序列特征可分為三類，即RelA/c-Rel、p5

6、0/p52同二聚體以及各異二聚體;
　　(2)各二聚體結(jié)合的高親和性DNA序列具有相似特征，而二聚體對低親和性序列的結(jié)合具有偏好性;
　　(3)組成異二聚體的兩個單體在二聚體與DNA序列的識別和結(jié)合過程中發(fā)揮的作用并不完全相同。
　　綜上所述，本論文建立的SELEX-Seq數(shù)據(jù)分析流程，可用于其他轉(zhuǎn)錄因子的SELEX-Seq數(shù)據(jù)分析，方便研究者快速地建立轉(zhuǎn)錄因子DNA體外結(jié)合譜。通過數(shù)據(jù)收集、匯總和處理得到的NF-κB