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.2009年2月12日；457(7231):854-8.
doi:10.1038/nature07730。

ChIP-seq准确预测增强子的组织特异性活性

Axel遮阳板 1, 马修·杰·布鲁, 李子荣, 张涛（Tao Zhang）, 珍妮弗·阿秋山, 艾米·霍尔特, Ingrid Plajzer-Frick公司, 马拉克·舒克里, Crystal Wright公司, 冯晨, Veena Afzal公司, 冰人, 爱德华·M·鲁宾, Len A Pennacchio先生
附属公司

ChIP-seq准确预测增强子的组织特异性活性

Axel遮阳板等。 自然. .

摘要

解码人类基因组的一个主要但尚未解决的问题是识别控制基因空间和时间表达的调控序列。远程作用转录增强子的发现尤其具有挑战性，因为它们分散在基因组的巨大非编码部分中。进化序列约束可以促进增强子的发现，但无法预测增强子在体内的活性时间和位置。在这里，我们展示了用增强子相关蛋白p300进行染色质免疫沉淀的结果，随后进行大规模平行测序，并绘制了小鼠胚胎前脑、中脑和肢体组织中数千个p300的体内结合位点。我们在转基因小鼠实验中测试了其中86个序列，在几乎所有情况下，都证明了p300结合预测的组织中的可复制增强子活性。我们的结果表明，p300结合的体内定位是识别增强子及其相关活性的一种高度准确的方法，并表明这些数据集将有助于在全基因组范围内研究组织特异性增强子在人类生物学和疾病中的作用。

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数字

图1
图1。组织解剖边界、ChIP-seq方法概述和p300结果总结
在代表性的未染色E11.5小鼠胚胎中显示了组织剥离边界。对于每个样本，收集150多个胚胎的组织，使用p300抗体进行ChIP-seq。对与参考小鼠基因组明确对齐的三个组织中的每一个组织获得的读数用于定义峰值（FDR<0.01）。补充表1提供了排序和绘图结果的更全面概述。fb，前脑；li，肢体；mb，中脑。
图2
图2。p300结合准确预测增强子及其组织特异性活动模式
条形图高度表示体内在任何组织中活性的增强子（E11.5处可复制）（灰色条和彩色条），以及图案中包含或仅限于可复制前脑（蓝色条）、中脑（红色条）或肢体活动（绿色条）的增强器部分。在每种情况下，通过前脑、中脑或肢体p300峰值预测的候选元素与528个先前通过极端进化保守性识别的测试序列（参考文献和11中的组合数据集）的背景集中各自模式的频率进行比较。分别计算预测在几种组织中具有活性的元素的组分活性*P（P）<0.00005，Fisher精确检验，单尾。
图3
图3。成功预测的示例体内胚胎组织中p300结合增强子
a、，扩展p300覆盖前脑（蓝色）、中脑（红色）和肢体（绿色）。星号表示从各组织分离的染色质中p300显著富集（FDR<0.01）。多物种脊椎动物保护区（黑色）是从UCSC基因组浏览器中获得的。灰色方框对应于候选增强子区域。右侧的数字表示重叠的扩展读取。b、 具有代表性的LacZ染色胚胎体内E11.5处的增强子活性。箭头表示前脑、中脑和肢体的可复制染色。数字显示了LacZ报告染色的再现性。使用每个构建体和基因组坐标获得的其他胚胎可以使用一在Vista Enhancer Browser上。
图4
图4。在所有检测的组织中，p300在高度保守的非编码区富集
我们使用了一组在人-鼠基因组比对中确定的50000个极度受限的非编码序列的全基因组集合来评估p300富集和非编码序列保存之间的相关性。尽管在任何给定的胚胎组织中，预计只有受约束的非编码元件的子集是活性增强子，但与输入的DNA相比，我们观察到所有三个组织中p300结合的强富集*P（P）< 1 × 10−100，费希尔精确测试。比较显示了随机位点和内部外显子附近的相对p300覆盖率。棕色条表示保守元件或外显子的中等大小（两种情况下均为124 bp）。有关更多详细信息，请参阅补充表7。
图5
图5。p300峰值在同一组织中表达的基因附近富集
我们将E11.5前脑组织中p300富集区的全基因组分布与同期前脑的微阵列表达数据进行了比较。在选定的阈值下，八个和八十五个基因的前脑特异性过度表达，495个基因相对于整个胚胎RNA的表达不足。启动子（定义为转录起始位点上游和下游1kb）被排除在分析之外。蓝色条表示与2435个前脑衍生峰的比较，灰色条表示与2635个随机位点的比较。a、，距前脑过度表达基因91kb的Ten-kilbase bins在前脑p300峰值显著富集。b中，前脑低表达基因没有观察到峰值富集。误差条表示基于1000次随机分布迭代的90%置信区间*P（P）< 0.05, **P（P）<0.01，均为单尾。
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