單核苷酸多態(tài)性(SNP)是基因組DNA序列變異的主要形式。但大多數(shù)的snp并不影響蛋白質(zhì)序列,這些SNP主要通過(guò)對(duì)基因表達(dá)調(diào)控來(lái)影響生物個(gè)體。研究轉(zhuǎn)錄因子與snp位點(diǎn)的結(jié)合性質(zhì)對(duì)于理解snp的功能作用非常有幫助。
轉(zhuǎn)錄因子:指的是能夠特異性地結(jié)合DNA序列的一系列蛋白質(zhì),他們以特異性結(jié)合這種方式來(lái)調(diào)節(jié)遺傳信息由DNA轉(zhuǎn)錄為mRNA這個(gè)過(guò)程。在轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合區(qū)域產(chǎn)生的snp可能影響轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合特性,從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子在等位基因上的結(jié)合強(qiáng)度出現(xiàn)差異,也就是特異性結(jié)合現(xiàn)象。
轉(zhuǎn)錄因子在雜合等位基因上的結(jié)合比例可以在一定程度上體現(xiàn)snp對(duì)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合特性的影響。
研究者們發(fā)現(xiàn)了大多數(shù)性狀相關(guān)的DNA變異改變的并不是基因本身,而是改變了那些控制基因表達(dá)過(guò)程的調(diào)控性遺傳因素,比如SNP可以控制轉(zhuǎn)錄因子在等位基因上的特異性結(jié)合,以此控制特定的基因的表達(dá),因?yàn)閹缀跛械幕蚨际峭ㄟ^(guò)產(chǎn)生蛋白質(zhì)這樣的基因產(chǎn)物來(lái)發(fā)揮功能的?;蛑械囊粋€(gè)可導(dǎo)致疾病的突變會(huì)使基因產(chǎn)物的正常功能受到影響。研究發(fā)現(xiàn),基因表達(dá)模式主要是靠各種啟動(dòng)子和增強(qiáng)子來(lái)決定的,這些調(diào)控元件將各種信號(hào)因子和轉(zhuǎn)錄因子信息整合起來(lái)對(duì)基因表達(dá)進(jìn)行調(diào)控。
國(guó)內(nèi)外研究:
大多數(shù)和性狀相關(guān)聯(lián)的DNA變異都存在于一些曾經(jīng)被認(rèn)為沒(méi)有用的DNA序列中,這些區(qū)域之所以被認(rèn)為沒(méi)有用,是因?yàn)樗鼈儾皇蔷幋a區(qū),而現(xiàn)在我們已經(jīng)了解到,這些區(qū)域或許能夠控制特定的基因的表達(dá),從而生成功能性的RNA與蛋白質(zhì)產(chǎn)物。因此,大多數(shù)性狀相關(guān)的DNA變異改變的并不是基因本身,而是改變了那些控制基因表達(dá)過(guò)程的調(diào)控性遺傳因素,比如控制轉(zhuǎn)錄因子在等位基因上的特異性結(jié)合以及基因表達(dá)差異的遺傳因素。
- 全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)系統(tǒng)地記錄和總結(jié)了觀察到的一些關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵特征以及導(dǎo)致某些性狀或疾病產(chǎn)生的相關(guān)snp。
在GWAS的研究中,一個(gè)常見(jiàn)的現(xiàn)象就是一般
SNP位點(diǎn)對(duì)表型或疾病的影響力都不大。一般來(lái)說(shuō),每增加一個(gè)突變SNP拷貝只會(huì)增加10%~
30%的患病幾率。另一個(gè)問(wèn)題就是,研究人員發(fā)現(xiàn)的和疾病相關(guān)的SNP位點(diǎn)似乎都不是“功能性的變異”,而只是為真正功能性變異服務(wù)而已。在SNP
研究中發(fā)現(xiàn)的基因型往往都與真正的基因變異有關(guān),這說(shuō)明只要SNP分析的樣本量足夠大,這些SNP中就會(huì)有真正的相關(guān)SNP位點(diǎn)。GWAS研究中還發(fā)現(xiàn)了與不同疾病相關(guān)的基因位點(diǎn)之間具有重合現(xiàn)象。
科學(xué)家們很早就意識(shí)到,基因組不只是編碼蛋白質(zhì)的遺傳密碼,還是一塊巨大的“開(kāi)關(guān)板“,上面充滿著*可以控制基因活性的DNA堿基序列。
轉(zhuǎn)錄因子通過(guò)結(jié)合在DNA的增強(qiáng)子或啟動(dòng)子區(qū)域上調(diào)節(jié)相應(yīng)基因,提高或降低基因的轉(zhuǎn)錄水平。轉(zhuǎn)錄因子可以利用多種機(jī)制來(lái)調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。轉(zhuǎn)錄因子可以單獨(dú)作用或者與其他的蛋白質(zhì)聯(lián)合共同進(jìn)行作用,促進(jìn)(轉(zhuǎn)錄因子作為激活蛋白)或者抑制(轉(zhuǎn)錄因子作為阻抑蛋白)RNA聚合酶和DNA模板的結(jié)合。
大量的轉(zhuǎn)錄因子已被證明在發(fā)育過(guò)程中主要通過(guò)控制細(xì)胞類型特異性基因的表達(dá),從而指定細(xì)胞的命運(yùn)。
編碼區(qū)上的snp可能會(huì)影響到形成的蛋白質(zhì)的氨基酸序列從而影響基因的表達(dá),非編碼區(qū)上的snp也可能通過(guò)影響基因剪接、與轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合、信使RNA的降解或者其他的方式來(lái)影響基因的表達(dá)。
與疾病相關(guān)的snp通常位于非編碼區(qū),他們的工作機(jī)制并不是顯而易見(jiàn)的,我們推測(cè)這些snp是通過(guò)與轉(zhuǎn)錄因子的特異性結(jié)合或者影響基因剪切來(lái)
改變附近基因的表達(dá)的。Timothy E.Reddy等人發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)的100bp內(nèi),差異結(jié)合與差異表達(dá)水平呈現(xiàn)出強(qiáng)關(guān)聯(lián),二在距離起始位點(diǎn)的100kb時(shí)呈現(xiàn)出弱關(guān)聯(lián)。
轉(zhuǎn)錄因子之間的相互作用也可能對(duì)表現(xiàn)型產(chǎn)生影響。
DNA 除了具有轉(zhuǎn)錄功能之外還可以通過(guò)與轉(zhuǎn)錄因子或其它蛋白質(zhì)之間的相互作用起到調(diào)控基因表達(dá)的功能。
SNP的類型和位置對(duì)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的影響。調(diào)控區(qū)域的SNP可能因位置的不同對(duì)轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合強(qiáng)度產(chǎn)生影響。而SNP的類型不同也可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子對(duì)其結(jié)合的強(qiáng)度產(chǎn)生差異。
參考論文:SNP對(duì)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合及基因表達(dá)的影響