转录因子详细介绍(motif)

转录因子详细介绍(motif)

TF: transcription factor转录因子
TFBS: transcription factor binding site转录因子结合位点
TFBS是序列内的location，TF特异结合在这里，这个site有这种特点

1 和一些参考相关的一个位置（开始，结束，strand），这些reference可以是染色体开始，geneTSS。也可以是一段sequence

2 A SITE可以是实验证实的（已知的），也可以是一些算法（预测的）

3 例子，下面这个图是酵母TF Pho4p的结合位点。坐标和起始密码相关。

从结合位点到结合motif binding motifs

定义：transcription factor binding site（TFBS）
TFBS指的是TF特异结合的DNA分子的position（位置），延伸的话，就是DNA片段的序列边界。
注意，文献中经常把结合位点和结合域混淆（binding site ，binding motif）
我们推荐保留“site”这个词来定义某一特别sequence（基因的或artificial），这是一个factor结合的地方。而“motif”这个词进行结合特异性的genetic（遗传学的）描述，通过汇总一系列sites的信息进行汇总得到。

定义：TFBM (transcription factor binding motif) 转录因子结合域
“代表一个TF的结合特异性，通常通过汇总一系列结合位点的保守和可变位点而来，几个modes或representation可以用来描述TFBM：一致性，位点特异得分方阵，Hidden Markov Models（HMM）”。

1 我们使用术语”motif”或“pattern”在模型的意义上代表一个TF结合位点的特异性。

2 一个motif通常从一系列转录结合位点汇总产生

3 一个motif可以使用不同的形式描述
3.1 一致性string（consensus string）
A：核苷酸序列（nucleotide alphabet CACTTGGG）
B：IUPAC alphabet CACGTGKK
C:regular expression（规律表达） CACGTG[GT][GT]
3.2 位置特异性得分矩阵（position-specific scoring matrix）(PSSM)
3.3 Logo representation(Schneider,1986)
3.4 Hidden Markov Models(HMM)

Binding specificity结合特异性

1 Pho4p的结合特异性已经很好的被描述过了

2 High-affinity高亲和位点有核心CACGTG，后面跟着几个Gs或Cs

3 Medium-affinity中度亲和位点有核心的CACGTT，跟着几个Ts

4 一些单核苷酸突变足以阻止转录因子与其结合

Consensus reprentation

第一，酵母TF Pho4p在TRANSFAC数据库中包含8个结合位点

其中，5/8包含高亲和力结合位点（CACGTG）

3/8包含中度亲和力结合位点（CACGTT）

第二，IUPAC 模糊的核苷酸密码允许代表可变碱基

第三，15字母代表任何可能的结合在4个核苷酸之间（2-1=15）

第四，这种表示对残基的相对重要性提供了一个poor idea。

Building a position-specific scoring matrix from a collection of sites

TF Pho4p结合位点的排列（TRANSFAC注释）

(generated with Web Logo http://weblogo.berkeley.edu/logo.cgi)

Characteristics of yeast regulatory regions

在酵母中
第一，顺式作用元件（cis-regulatory elements）位于调控gene非编码区上游
第二，链敏感性strand-insensitive：活性不依赖于strand
第三，从起始密码子开始算，位于其~800bp以内：活性不依赖于精确位置

Cis-regulator modules(CRM)

1在后生动物中,一些非编码区域（典型的100-200bp）包含清晰的TF紧密压缩的结合位点.

2 这些区域称之为cis-regulatory regions（CRMs）顺式调控区域。

3 CRMs起着整合devices（设备）的作用

4 依赖于细胞中TF的结合,他们会激活或抑制靶基因的表达。（激活-增强子，抑制-沉默子）

Cis-regulatory elements and their organization

The localization of cis-regulatory regions varies depending on the type of organism

PAZAR http://www.pazar.info/
Unification of independent collection of transcription factor binding sites and motifs.
YeasTract http://www.yeastract.com/
Yeast-specific database. Factors, binding sites and motifs + tools.
FlyReg http://www.flyreg.org/
Drosophila DNase I Footprint Database
PlantCARE http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/html/
Plant Cis-Acting Regulatory Elements

2.motif或pattern匹配

Pattern matching

Pattern matching in a small set of sequences

目标：知道motif，在感兴趣的序列中发现匹配的位置为每个位置指定一个得分
第一，显示匹配的质量
1 String-based 模式匹配替代
2 基于矩阵的模式匹配的权重得分
第二，为每个模式显示先验的重要性
例如从模式发现的重要性

Expected mathes for a consensus in whole genomes

从基因组范围模式匹配的期望值

Assuming a perfectly conserved hexanucleotide, with strand-insensitive activity

Expected matching rate:1 occ/2kb

Genome-scale pattern matching

目标:给定一个模式,在整个基因组范围内发现匹配。也就是鉴定一个给定的TF调控的基因。
通常来说，基于单个信号的搜索会返回很多假阳性
改进：第一，搜索重复信号（例如GATA框）
第二，搜索信号的结合
第三，限定位置
第四，结合编码区信息。

String-based pattern matching

Word counting-Occurrences or matching sequences

如果一个序列包含一个给定motif的大量的出现，那么可以对他们所有进行得分或只计算每个序列的第一个出现，这种情况下，每一个序列都被记录为匹配motif或不匹配。

Treatment of self-overlap

对这样的words可以这样计数
每一个只计算更新发生（下面的例子是两次，意思不回头）或者所有的出现都算（2个renewing，2个重叠下面的例子）
计算模式的选择强烈影响后续的统计（依赖不依赖）

（renewing occurrences就是过去就过去了，重新开始计算Overlapping occurrences是不管怎么，只要首字母可以查到我想要的，就一直重复算）
3 Single or double starand count

1 DNA序列的特殊性是它的双链结构。

2 Words可以单链计算也可以双链，这依赖于期待的生物学信号的本质。
A：在RNA序列中，单链计算普遍合适
B：DNA序列中，对顺式作用元件来说，双链计数都可以，因为很多转录因子作用不依赖于方向定位。

Symmetrics in DNA sequences

回文序列：相对于中间的一个字母是对阵的，正读倒读都一样。
下面这个序列含有文字回文序列

但是，相应的DNA分子没有对称性

下面这个序列不含有文字的回文序列

但是，相应的DNA分子有“反向互补回文序列”：DNA分子有同样的核苷酸串，无论你读哪条链（都是从5端到3端）

RSAT tool: dna-pattern
在匹配DNA序列上，尤其特定的模式匹配程序

1 支持部分特定核苷酸的IUPAC代码（例如TSWNATTK）

2 支持模式内固定或可变长度的空格例如GGGWn｛0，30｝WCCC

3 单链或双链

4 允许替代但不允许插入或删除
提取匹配的邻居（侧翼碱基）
返回（匹配位置，每个序列的匹配计数）
滑动窗口
检测包含多个模式组合的区域
具体的权重可以与每种模式相关联

Matching simple patterns

一个简单的字符串匹配模式通常信息量不足
第一，虚假匹配随处可见
第二，一致性的出现不是总依偎着TF结合
第三，一些motif比其他的有更高的重要性，比如一致性序列的核心区域

Matching a collection of overlapping patterns

模式匹配的结果可以通过匹配相互重叠的模式（单词或间隔二元组）的集合进行提高
可以使用多种模式来表示较大的结合位点的片段，或者可以使用多种模式
由共识退化引起的变种。
可以将特定的权重分配给集合的元素，以表示它们对绑定的相对重要性

Genome-scale pattern matching

知道给定的TF的一致性结合位点，一个人可以试图使用这个信息来预测整个基因组中的靶基因。
这个方法非常不准确，因为
第一，这个一致性很难反应结合的特异性
第二，结合和调控不是同义词
做一个实验,我们通过TRANSFAC和我们自己的注释来计数不同的酵母TF的一致性发生数目，针对下面中的每一个
第一，序列上游800bp，剪切来防止上游的ORFS
第二，对每一个gene，我们计算每个一致序列的出现数目。

Matrix-based pattern matching

Regulatory motif:position-specific scoring matrix(PSSM)

Binding motif of the yeast TF Pho4p(TRANSFAC matrix F$PHO4_01

Frequency matrix

Pseudo-count correction

Probability of a sequence segment under the matrix model

Probability of the highest scoring sequence segment

Motif和domain的区别

Protein domain：

结构域的概念由Wetlaufer于1973年首次提出，他定义结构域为可以自动折叠的稳定的蛋白质结构单位。过去，结构域被描述为，折叠单位，致密结构单位，功能和进化单位。每个定义都是有效的并且经常重叠。紧密结构单位结构域在很多不同的蛋白质中被发现，

它在结构环境内容易独立折叠。自然界经常把几个domains结合在一起形成多结构域和多功能蛋白质。在一个多结构域蛋白质中，每一个结构域可以独立行使它自己的功能，或者和它的临近蛋白协调一致的方式行驶。Domains既可以作为模块构建大的复合体像病毒颗粒或肌纤维，也可以提供特定的催化或结合位点，这些都在酶或调节蛋白中被发现。

Motif和domain的区别

完全不同的两个概念，但有时还有联系。

Motif：在生物学中是一个基于数据的数学统计模型，典型的是一段sequence也可以是一个结构，是特定的group的序列预测，例如一个DNA sequence可以定义为转录因子结合位点，也就是序列倾向于被这种factor结合。对蛋白质来说，sequence motifs可以被定义为蛋白质（蛋白质序列）属于一个给定的蛋白质家族。一个简单的motif可以是，例如，一个模式pattern，而这个模式被这个group中的所有成员共享。例如WTRXEKXXY（这里，X代表任何氨基酸）。当然也有更复杂的motif模型。Motif有时和特定的功能联系一起。

Protein domains：是一种结构实体，通常代表蛋白质结构中独立折叠和行驶功能的一部分。因此，蛋白质经常是这些结构域的不同的组合构建起来的。

那，motif和domains之间有什么联系？当你考虑蛋白质家族的时候，不仅要看整个序列，还有关注单独结构域。因为，它们是一个基本的功能结构单位，因此找到单个结构域domain的序列motif是很有意义的。因此，你经常会发现一个蛋白质包含多个结构域，每个结构域都有一个与它所属的家族motif匹配的序列。

最主要的区别是，domain是独立的稳定的，motif不是。

转录因子详细介绍(motif)相关推荐

HTML页面加载和解析流程详细介绍
浏览器加载和渲染html的顺序.如何加快HTML页面加载速度.HTML页面加载和解析流程等等,在本文将为大家详细介绍下,感兴趣的朋友不要错过浏览器加载和渲染html的顺序 1. IE下载的顺序是从上 ...
mysql为什么要压测_mysql集群压测的详细介绍
本篇文章给大家带来的内容是关于mysql集群压测的详细介绍,有一定的参考价值,有需要的朋友可以参考一下,希望对你有所帮助. mysql压测 mysql自带就有一个叫mysqlslap的压力测试工具,通 ...
php比较运算符案列,PHP实例：PHP比较运算符的详细介绍
<PHP实例:PHP比较运算符的详细介绍>要点: 本文介绍了PHP实例:PHP比较运算符的详细介绍,希望对您有用.如果有疑问,可以联系我们. 比拟运算符种类 PHP实战如同它们名称所暗示的 ...
Tempdb数据库详细介绍
Tempdb数据库详细介绍一.Tempdb简介 tempdb是SQLServer的系统数据库一直都是SQLServer的重要组成部分,用来存储临时对象.可以简单理解tempdb是SQLServer的 ...
linux路由介绍,Linux的路由表详细介绍
Linux的路由表详细介绍一在Linux下执行route命令[root@localhost backup]# route -nKernel IP routing tableDestination ...
pythonexcel介绍_Python 中pandas.read_excel详细介绍
Python 中pandas.read_excel详细介绍 #coding:utf-8 import pandas as pd import numpy as np filefullpath = r& ...
渡神纪帧数测试软件,渡神纪芬尼斯崛起配置要求高吗渡神纪配置要求详细介绍_游侠网...
渡神纪芬尼斯崛起配置要求高吗?本作将在12月3日登陆主机和PC,很多玩家比较关心游戏的配置,这里给大家带来了渡神纪配置要求详细介绍,快来了解下吧. 渡神纪配置要求详细介绍最低要求(720p/30 f ...
C++11 unordered_map详细介绍
整理的算法模板合集: ACM模板目录: 1.介绍 1.1 特性 2. 模版 2.1 迭代器 3. 功能函数 3.1 构造函数 3.2 容量操作 3.2.1 size 3.2.2 empty 3.3 ...
autosar中com模块_详细介绍AUTOSAR各个模块作用PART1（OS，SYS）
这片文章中我们详细讲解下每个模块的功能,上图是vector的autosar方案,每个模块的详细介绍后续会有单独文章进行讲解,请关注.以下是各个模块的简介 1.VHSM hardware Securit ...

转录因子详细介绍(motif)

转录因子详细介绍(motif)相关推荐

最新文章

热门文章