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基因启动子序列查找和转录因子预测
人阅读 发布时间：2023-02-28 17:20
快速预测启动子和转录因子结合
启动子是基因的一个重要组成部分，控制基因表达（转录）的起始时间和表达的程度。一段基因从转录开始，最终形成蛋白质执行功能，离不开一个高效、匹配的启动子。启动子的一般结构包括核心启动子元件和上游调控元件。核心启动子元件主要作为RNA聚合酶结合并起始转录的位点，上游调控元件能够通过与对应的转录因子相结合改变转录的效率。一般研究启动子和转录因子结合，是取核心启动子和上游调控元件共 2000bp 左右的序列。
一、怎么样利用NCBI查找基因启动子序列？
我们可以利用NCBI快速找到。比如，我们要查找IQGAP1基因的启动子。
先在NCBI找到对应的基因信息
启动子是基因的一个重要组成部分，控制基因表达（转录）的起始时间和表达的程度。一段基因从转录开始，最终形成蛋白质执行功能，离不开一个高效、匹配的启动子。启动子的一般结构包括核心启动子元件和上游调控元件。核心启动子元件主要作为RNA聚合酶结合并起始转录的位点，上游调控元件能够通过与对应的转录因子相结合改变转录的效率。一般研究启动子和转录因子结合，是取核心启动子和上游调控元件共 2000bp 左右的序列。
一、怎么样利用NCBI查找基因启动子序列？
我们可以利用NCBI快速找到。比如，我们要查找IQGAP1基因的启动子。
先在NCBI找到对应的基因信息
下拉找到 genomic context
(1) 基因 IQGAP1 转录方向为正向，从左往右，位于正义链上
(2) 在基因组位置为 chr15:90388242..90502239，参考基因组版本是 GRCh38.p13（最.新版）
*注意：如果是基因位置在基因组的互补链上，即转录方向为反向（从右往左）。转录的基因的起始位点就是后面的数字。比如下面基因 PYCR1 位于 chr17:81932391..81937300,基因起始位点是 81937300。
(2) 在基因组位置为 chr15:90388242..90502239，参考基因组版本是 GRCh38.p13（最.新版）
*注意：如果是基因位置在基因组的互补链上，即转录方向为反向（从右往左）。转录的基因的起始位点就是后面的数字。比如下面基因 PYCR1 位于 chr17:81932391..81937300,基因起始位点是 81937300。
查找启动子区域
（1）、我们一般取基因上游 2000bp 和下游 100bp 的序列为潜在的启动子区。
基因 IQGAP1 在基因组位置为 chr15:90388242..90502239，它的起点位点是 90388242 我们取上游 2000bp 和下游 100bp，启动子位置是 90388242-2000 到 90388242+100bp，即chr15:90386242-90388342
*注意反向转录的基因，比如 PYCR1 chr17:81932391..81937300,基因起始位点是 81937300， 启动子位置是 81937300+2000 到 81937300-100。
（2）、下拉找到 Genomic regions, transcripts, and products
（1）、我们一般取基因上游 2000bp 和下游 100bp 的序列为潜在的启动子区。
基因 IQGAP1 在基因组位置为 chr15:90388242..90502239，它的起点位点是 90388242 我们取上游 2000bp 和下游 100bp，启动子位置是 90388242-2000 到 90388242+100bp，即chr15:90386242-90388342
*注意反向转录的基因，比如 PYCR1 chr17:81932391..81937300,基因起始位点是 81937300， 启动子位置是 81937300+2000 到 81937300-100。
（2）、下拉找到 Genomic regions, transcripts, and products
（3）、打开如下页面，把基因的起始-终止位点 90388242-90502239 改成启动子的启示和终止位点90386242-90388342，然后点击 Update View
得到启动子的序列如下
Homo sapiens chromosome 15, GRCh38.p13 Primary Assembly
NCBI Reference Sequence: NC_000015.10
GenBank Graphics
>NC_000015.10:90386242-90388342 Homo sapiens chromosome 15, GRCh38.p13 Primary Assembly
TTTACTTTGTAGGCTTAATAAATGAAACCCTTGCCCACTTTTCTACAGGGGTGTTTTGTTCTTACAGGTTTTCAAGTATCTTTAATAGTCTGAAGGAAGAGTGAATACATTGAAAATAGCTGGAGCAAAACATCTGGAGTCAGGCTATGATTTGGCATGCTAAATCATGCTGAACTTGGCCCATTATCTTGAAGGGAGGAATAGAAAAAAAAATTTAAAAAGAGAAACACAATTGCATTTGCACTTTAGAGAGAACACCCTGATAACTGTGAGGATCTAGTTGGCAGAAGGGCGACTACAGTGTAATCACAACAGGGATGGAGACAAAAGTAGACATCTCAGAAATAAACACAGATTGGATGTAGGGTGCGAGGCAAGGAGCCTGGGGTGTTCCCACTGGGAATTGAGTACTTCTGTGAATAGAGAATATAGCAGGAGCAGGGTCAGTATTTGACACGTGGGATTTGAAGTGTCTGCCCTATACACAGGTGAAAGTGTTCATTAGCTGAAAATACTGAGGGACTTCCAGACGATCTGGTCTGGTGATACATATCGAGGGGTCCTCAGCAGTTATAGGCGAGTGTAGAAAAGATTACTGAGTAGGCAAAGAATAAACGGAAGAGGGCCGGGCGCGGTGGCTCACACCTGTAATCTCAGCACTTTGGGAAGCAGAAGCGGGTGGATTACCTGAGGTCAGGAGTTCGAGACCAGCCTGATCAACATGGTGAAACCCTGCCTCTACTAAAAATACAAAAAAAGTAGTTGGGCGTGGTGGCGGGCACCTATAATCCCAGCTACTTGGGAGGCTGAGGCGGGAGAGTCGCTTGAACCCGGGAGGCGGAGGTTGCAGTGAGCCGAGATCGCGCCACTGCACTCCAGCCTGAACGACTGAGCAAAACTCCGTCTCAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAATGCCGGGCGCGGTGGCTCACGCCTGTAATCCCAGCACTGTGGGAGGCCGAGGCGGGTGGATCACGAGGTCAGGAGATCGAGACCATCCTGGCTAACACGGTGAAACCCCGTCTCTACTAAAAATACAAAAACTTAGCCGGGCGCGGTGGCGGGTGCCTGTAGACTCAGCTACTCGGGAGGCTGAGGCAGGAGAATGGCGCGAACCCGGGAGGCGGAGCTTGCAGTGAGCCCGGATCGCGCCACTGCACTCCAGCCTGGGCGACAGAGCGAGACTCCGTCTCAAAAAAAAAAGAAAATAAAAAAAAAGAAAGAAAGAAAAGAAAAAAGAATAAACAGAAGAGGGCTGCGGACAGAATACCGTTGAATACCAATATCTGAAGGGCAAGCCACAAGGTGCAGGGGGCAGAGGCATCCCTGATACGGGAAAAGAGTTATTTTAAAAAGAACTTGCAAAGAACAATGTCAAGGGATCCAAAGGTAGGGAATTTGGACAGAGTTCGGCTTTAGCATCCGCATCTCAAATACCTGGGTACCTGGGTAATCTGGTGACTGCTGCCGAATCTAAGAGGACTGAGGCCAGGTTGCCAAACTGCGGAGAGTGGGGTTGGAGGGCTTTCATGGCAGTTTGGGGCCTGCTTGTGTCCAACAAGACAACCTGGGTCACCTCAAAGGGTGTCTTCTCCAAATATTGGTGCAGAGGTTAGCTGGGCCGGCAAGAGAAGGGAGATGACCCACTATTTTGATTTCAGGCAGCAGACACCGGCAGCCTTTCGGTTAGAGTTGCGGATAGGGCAGTGGCCTTGGGGGCGGGGCTATAAACCTGGGCGGGCATTCCCGGCAGGGCAAGCTCAGCGTGAGCCCGATTGGAGGATGGGCTCTACCTTCTTCCTTCCGCCTACGGAGACCATAGCGGGATGCAGGGCGGGGCCGGGCTGAGGGGGCGGAGTTAGGGGCGGGGCACGGTGACTCTGGCCCCGCCTCTTTCCGGCCGCTCAGGGCGGTGTCGCTGGGGCGGTGCCGCTGGGGCGGGGCCTGCGGGGTGGGGCTGACGGCACGGGGCGGGGCCTCGGGGACCCCGGCAAGCCCGCGCACTTGGCAGGAGCTGTAGCTACCGCCGTCCGCGCCTCCAAGGTTTCACGGCTTCCTCAGCAGAGACTCGGGCTCGTCCGCCA
二、使用得到的启动子序列预测可以结合的转录因子
可以预测启动子和转录因子的网站有多个，我们用相对简单的一个网站 PROMO 进行预测（http://alggen.lsi.upc.es/cgi-bin/promo_v3/promo/promoinit.cgi?dirDB=TF_8.3）打开网页后，我们先进行物种选择
我们做的是人的启动子预测，所以都选择成人的即可，然后点击 submit
返回后进行第二步，点击 searchsites
把我们查到的启动子输入进去，这里 dissimilarity rate 最大默认的是 15，如果显示的结果太多，可以设置到 0 以上，然后 submit
可以找到如下可能结合的转录因子。可以从中选择您感兴趣的进行查看，比如 ER-alpha
预测的和启动子结合的位置和序列信息如下。
就这样，启动子序列和预测转录因子都找到了！是不是很简单呢？
如果您要进行启动子验证，就可以订购我们公司的启动子荧光表达质粒和转录因子过表达质粒啦。
我们启动子荧光表达载体用的是 pGL3-Basic Vector ，这款载体缺失真核启动子及增强子序列，将待检测的启动子序列构建入载体后，将执行启动萤火虫荧光素酶（firefly luciferase）表达的功能。可以用来检测那些潜在调控哺乳动物基因表达的因子，包括顺式作用元件如启动子和增强子，以及反式作用因子如大量的DNA结合因子。
把启动子荧光报告质粒和转录因子共转染，如果转录因子可以改变启动子的活性，从而影响萤火虫荧光素酶的表达翻译。所以可通过检测荧光的变化，来判断转录因子对启动子的作用。
小贴士：
pGL3-Basic Vector 是只表达单荧光，即 firefly luciferase，如果您需要双荧光素酶的话，需要共转染海肾荧光素酶底物荧光（作为内参），使萤火虫荧光素酶底物荧光的测量结果正态化，最终数据处理为比值，pRL 内参质粒需额外购买哦。
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