a sejtek és szövetek fejlődése, differenciálódása és növekedése pontosan szabályozott génexpressziós mintákat igényel. Az enhancerek cis-szabályozó elemekként működnek, hogy közvetítsék mind a fejlődés térbeli, mind időbeli ellenőrzését azáltal, hogy bekapcsolják a transzkripciót bizonyos sejtekben és/vagy elnyomják más sejtekben. Így a transzkripciós faktorok és más DNS-kötő fehérjék sajátos kombinációja egy fejlődő szövetben szabályozza, hogy mely gének expresszálódnak ebben a szövetben. Az enhancerek lehetővé teszik, hogy ugyanazt a gént használják különböző folyamatokban térben és időben.,
azonosítás és jellemzésszerkesztés
hagyományosan az Enhancer trap technikákat reporter gén alkalmazásával vagy összehasonlító szekvencia analízissel és számítási genomikával azonosították. Genetikailag nyomon követhető modellekben, mint például a gyümölcslégy Drosophila melanogaster, például egy riporter konstrukció, mint például a lacZ gén, véletlenszerűen integrálható a genomba egy P elem transzpozon segítségével. Ha a reporter gén egy enhancer közelében integrálódik, kifejezése tükrözi az adott enhancer által vezérelt kifejezésmintát., Így a legyek LacZ kifejezésre vagy aktivitásra való festése, valamint az integrációs helyet körülvevő szekvencia klónozása lehetővé teszi az enhancer szekvencia azonosítását.
a genomikai és epigenomikai technológiák fejlődése azonban drámaian megváltoztatta a cisz-szabályozó modulok (CRM) felfedezésének kilátásait., Újgenerációs szekvenálás (NGS) módszerek, most engedélyezze a nagy áteresztőképességű funkcionális CRM discovery-vizsgálatokban, valamint a jelentősen növekvő mennyiségű rendelkezésre álló adatok, beleértve a nagyszabású könyvtárak transzkripciós faktor kötőhely (TFBS) motívumok, gyűjtemények jegyzetekkel ellátott, hitelesített Crm-ek, valamint a széles epigenetikus lévő adatok sok cella típusok, így pontos számítási CRM felfedezés egy elérhető cél. Egy példa az NGS-alapú megközelítés úgynevezett DNase-seq lehetővé tették azonosítását nukleoszóma-kimerült, vagy nyílt kromatin régiók, amelyek tartalmazhatnak CRM., Újabban olyan technikákat fejlesztettek ki, mint az ATAC-seq, amelyek kevesebb kiindulási anyagot igényelnek. A nuceloszóma-kimerült régiók in vivo azonosíthatók a Dam-metiláz expressziójával, lehetővé téve a sejttípus-specifikus enhancer azonosítás nagyobb ellenőrzését.A számítási módszerek közé tartozik az összehasonlító genomika, az ismert vagy előre jelzett TF-kötőhelyek klaszterezése, valamint az ismert CRM-Eken képzett felügyelt gépi tanulási megközelítések., Ezek a módszerek bizonyítottan hatékony CRM felfedezés, de mindegyik saját szempontok, korlátait, s minden tárgy, hogy kisebb vagy nagyobb száma hamis pozitív azonosítás.Az összehasonlító genomikai megközelítés, sorrend természetvédelmi nem kódoló régiók lehet következtetni az erősítőket. A több fajból álló szekvenciák egymáshoz igazodnak, és a megőrzött régiókat számszerűen azonosítják., Az azonosított szekvenciákat ezután egy reporter génhez, például zöld fluoreszkáló fehérjéhez vagy lacZ-hez lehet csatolni, hogy meghatározzák az enhancer által termelt génexpresszió in vivo mintáját, amikor embrióba injektálják. a riporter mRNS-expresszióját in situ hibridizációval lehet megjeleníteni, amely közvetlenebb fokozó aktivitást biztosít, mivel nem vetik alá a fordítás és a protein hajtogatás összetettségének., Bár sok bizonyíték mutatott szekvencia megőrzése kritikus fejlődési fokozó, más munka kimutatta, hogy a funkció enhancers lehet konzerválni kevés vagy semmilyen elsődleges szekvencia megőrzése. Például, a Ret enhancers emberben nagyon kevés szekvencia megőrzése azok zebrafish, mégis mindkét faj szekvenciák termelnek közel azonos minták riporter génexpresszió zebrafish., Hasonlóképpen, a nagymértékben eltérő rovarokban (körülbelül 350 millió évvel elválasztva) több kulcsfontosságú gén expressziós mintázatát úgy találták, hogy hasonló összetételű CRM-ek szabályozzák, bár ezek a CRM-ek nem mutatnak érzékelhető szekvencia-megőrzést, amelyet a standard szekvencia-igazítási módszerek, például a robbanás mutat.
in segmentation of insectsEdit
a Drosophila melanogaster embriók korai szegmentációját meghatározó enhancerek a legjobban jellemzett fejlődési fokozók közé tartoznak., A korai fly embrióban a gap gén transzkripciós faktorok felelősek számos szegmentációs gén aktiválásáért és elnyomásáért,mint például a pár szabálygének. A géz géneket blokkokban fejezzük ki a légy elülső-hátsó tengelye mentén, más anyai hatású transzkripciós tényezőkkel együtt, így olyan zónákat hozunk létre, amelyeken belül a transzkripciós tényezők különböző kombinációi expresszálódnak. A párszabályú géneket nem expresszáló sejtek választják el egymástól. Ezenkívül a különböző párszabályú gének expressziós csíkjait néhány sejtátmérő ellensúlyozza egymástól., Így a párszabály génexpresszió egyedi kombinációi térbeli doméneket hoznak létre az elülső-hátsó tengely mentén, hogy mind a 14 egyes szegmenst beállítsák. A 480 bp enhancer felelős vezetés az éles csík két pár szabály gén még kihagyott (eve) már jól jellemzett. Az enhancer 12 különböző kötőhelyet tartalmaz anyai és gap gén transzkripciós faktorokhoz. A helyszínek aktiválása és elnyomása egymás után történik., Az Eve-t csak egy keskeny cellacsíkban fejezzük ki, amely nagy koncentrációban tartalmazza az aktivátorokat, és a kompresszorok alacsony koncentrációját ehhez az enhancer szekvenciához. Más fokozó régiók az eve expressziót az embrió 6 másik csíkjában vezetik.
gerinces mintábanszerkesztés
a test tengelyeinek létrehozása kritikus lépés az állatok fejlődésében. Az egér embrionális fejlődése során a csomó, egy transzformáló növekedési faktor-a béta szupercsalád ligand, kulcsfontosságú gén, amely mind a korai embrió elülső-hátsó tengelyének, mind a bal-jobb tengelyének mintázásában szerepet játszik., A nodális gén két fokozót tartalmaz: a proximális Epiblast fokozót (PEE) és az aszimmetrikus erősítőt (ASE). A PISI az upstream a Csomóponti gén vezet Csomóponti kifejezés a részét a primitív csík, hogy megkülönböztessük a csomópont (is említett, mint a primitív csomópont). A PEE bekapcsolja a csomópont expresszióját a Wnt jelzés kombinációjára reagálva, plusz egy második, ismeretlen jel; így a LEF/TCF transzkripciós faktor család tagja valószínűleg kötődik egy TCF kötőhelyhez a csomópont sejtjeiben., A csomóponttól távol eső csomópont diffúziója gradienst képez,amely ezután az embrió meghosszabbított elülső-hátsó tengelyét alakítja. Az ASE egy intronic enhancer köti a villafej domain átírási faktor Fox1. A fejlesztés korai szakaszában a Fox1 által vezérelt csomóponti kifejezés létrehozza a zsigeri endodermát. Később a fejlődés, Fox1 kötelező, hogy az ASE vezet Csomóponti kifejezés bal oldalán az oldalsó lemez mesoderma, így létrehozásáról szóló, bal-jobb aszimmetria szükséges aszimmetrikus szerv fejlesztés a mesoderma.,
három csíraréteg létrehozása a gasztruláció során egy másik kritikus lépés az állatok fejlődésében. A három csíraréteg mindegyike egyedi génexpressziós mintákkal rendelkezik, amelyek elősegítik differenciálódást és fejlődésüket. Az endoderm-et a gata4 expresszió határozza meg a fejlesztés korai szakaszában, a Gata4 pedig később irányítja a bél morfogogenezisét. A gata4 expressziót a korai embrióban egy intronic enhancer vezérli, amely egy másik forkhead domain transzkripciós faktort, a FoxA2-t köti össze., Kezdetben az enhancer meghajtók széles génexpresszió az egész embrió, de a kifejezés gyorsan válik korlátozódik az endoderm, ami arra utal, hogy más kompresszorok is részt vehet a korlátozás. A fejlődés késői szakaszában ugyanaz a fokozó korlátozza az expressziót a szövetekre, amelyek a gyomorba és a hasnyálmirigybe kerülnek. Egy további enhancer felelős a gata4 expresszió fenntartásáért az endoderm-ben a bélfejlődés közbenső szakaszaiban.,
több Enhancer elősegíti a fejlődési robusztusságotszerkesztés
a kritikus fejlődési folyamatokban részt vevő gének több egymást átfedő funkciót tartalmaznak. Másodlagos Enhancer, vagy “árnyék Enhancer”, megtalálható sok kilobázis távol az elsődleges enhancer (“elsődleges” általában utal, hogy az első enhancer felfedezett, ami gyakran közelebb van a gén szabályozza). Önmagában minden enhancer szinte azonos génexpressziós mintákat hajt végre. A két erősítő valóban felesleges?, A legújabb munka kimutatta, hogy a többszörös erősítők lehetővé teszik a gyümölcslegyek számára, hogy túléljék a környezeti perturbációkat, például a hőmérséklet emelkedését. Ha emelt hőmérsékleten, egyetlen enhancer néha nem vezet a teljes minta expresszió, mivel a jelenléte mindkét Enhancer lehetővé teszi a normális gén expresszió.