什么是轉(zhuǎn)錄因子？

如何尋找轉(zhuǎn)錄因子？

轉(zhuǎn)錄因子的功能是什么？

如何確定轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)？

提起轉(zhuǎn)錄因子，該有一堆問題冒出來。

定義與功能

轉(zhuǎn)錄因子(Transcription Factors，TFs)，是指能夠以特定序列與基因?qū)Ｒ恍越Y(jié)合，從而保證目的基因以特定的強(qiáng)度在特定的時(shí)間與空間表達(dá)的蛋白質(zhì)分子。轉(zhuǎn)錄因子通過識(shí)別特定的DNA序列來控制染色質(zhì)和轉(zhuǎn)錄，以形成指導(dǎo)基因組表達(dá)的復(fù)雜系統(tǒng)。許多轉(zhuǎn)錄因子充當(dāng)著主調(diào)節(jié)因子和選擇基因的角色，控制著細(xì)胞類型的決定、發(fā)育模式和特定途徑控制(如免疫反應(yīng))的過程。

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Lambert S A, Jolma A, Campitelli L F, et al. The Human Transcription Factors[J]. Cell, 2018, 172(4):650-665

轉(zhuǎn)錄因子數(shù)據(jù)庫

TF這么重要，那我們?cè)趺磳ふ肄D(zhuǎn)錄因子呢？在這里，得提到兩個(gè)非常重要的研究轉(zhuǎn)錄因子的常用數(shù)據(jù)庫：

AnimalTFDB（http://bioinfo.life.hust.edu.cn/AnimalTFDB/#!/）

PlantTFDB（http://planttfdb.cbi.pku.edu.cn/）

顯而易見，這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫分別收錄了動(dòng)物和植物的TF，包含轉(zhuǎn)錄因子注釋和預(yù)測(cè)等。這里小編著重說一下AnimalTFDB。AnimalTFDB 3.0數(shù)據(jù)庫去年９月份更新，是華中科技大學(xué)郭安源教授團(tuán)隊(duì)建立并維護(hù)的。

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數(shù)據(jù)庫收錄的信息非常全，涵蓋了97個(gè)物種、12萬的轉(zhuǎn)錄因子、8萬的轉(zhuǎn)錄輔因子（Cofactor）以及這些轉(zhuǎn)錄（輔）因子的家族、表達(dá)、通路、表型、蛋白互作等等信息。我們可以根據(jù)物種信息搜索和下載相應(yīng)的TFs，也可以直接看每個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的基本信息，如功能結(jié)構(gòu)域、互作網(wǎng)絡(luò)及表達(dá)等。

新版本除了在數(shù)據(jù)上的擴(kuò)展外，還提供多種搜索瀏覽方式（Famliy、Species或自定義搜索）、2個(gè)在線預(yù)測(cè)工具Predict TF和Predict TFBS（分別可以批量預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)錄因子和預(yù)測(cè)DNA序列上的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)）。

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轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)

上面提到了轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)，那是什么呢？轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)（transcription factor binding site，TFBS）是轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)基因表達(dá)時(shí)，與基因模板鏈結(jié)合的區(qū)域，即與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的DNA片段，長(zhǎng)度通常在5~20 bp范圍內(nèi)。一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子往往同時(shí)調(diào)控若干個(gè)基因，而它在不同基因上的結(jié)合位點(diǎn)具有一定的保守性，又不完全相同。

轉(zhuǎn)錄因子與特異性DNA結(jié)合通常概括為“基序”(motif) ，是指給定TF優(yōu)先的相關(guān)短序列組的模型，其可用于掃描較長(zhǎng)序列（例如，啟動(dòng)子）以鑒定潛在的結(jié)合位點(diǎn)。確定DNA結(jié)合的motif通常是詳細(xì)闡釋轉(zhuǎn)錄因子功能的第一步，鑒定潛在的結(jié)合位點(diǎn)為進(jìn)一步分析提供了途徑。關(guān)鍵點(diǎn)來了，小編又給大家安利了。JASPAR是收集有關(guān)轉(zhuǎn)錄因子與DNA結(jié)合位點(diǎn)模體的最全面的公開的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫眾所包含的數(shù)據(jù)都經(jīng)過嚴(yán)格的篩選，有確切的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

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那怎么用呢？最左邊一列是工具欄；中間顯示的圖片是數(shù)據(jù)庫中收錄的六大類生物，可點(diǎn)擊查看每個(gè)大類中收集的數(shù)據(jù)總量；最右側(cè)是用戶使用導(dǎo)航，第一次使用的用戶可以點(diǎn)擊按提示操作。

簡(jiǎn)單示范一下如何預(yù)測(cè)TFBS：

（1）選擇物種：小編這里選擇vertebrata——Homo sapiens

（2）在Scan序列輸入框里輸入我們想要查找的啟動(dòng)子區(qū)域序列或增強(qiáng)子區(qū)域序列或其它關(guān)注的區(qū)域，注意需要輸入FASTA格式。在左側(cè)列表中勾選待預(yù)測(cè)結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子，或者你感興趣的轉(zhuǎn)錄因子都勾選上。

（注：可以設(shè)置scan的參數(shù)：Relative profile score threshold，該值越大，表示該轉(zhuǎn)錄因子與輸入序列結(jié)合的可能性越大）。

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（3）點(diǎn)擊SCAN即出現(xiàn)結(jié)果展示，點(diǎn)擊csv保存結(jié)果。

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好了，一個(gè)簡(jiǎn)單操作到這里就愉快地介紹完了。