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.2010年12月;4(1-4):35-48.
doi:10.1007/s11568-011-9150-9。 Epub 2011年2月19日。

利用大规模平行测序对两种细胞系HIF-1α结合位点进行全基因组鉴定和注释

利用大规模平行测序对两种细胞系HIF-1α结合位点进行全基因组鉴定和注释

谷本口介等。 雨果J. 2010年12月.

摘要

我们通过ChIP-Seq在癌细胞系DLD-1和非癌细胞系TIG-3中分别鉴定了531和616个假定的HIF-1α靶点。我们还使用TSS-Seq方法检测了这些细胞系中转录起始位点(TSS)的位置和表达水平。我们观察到,DLD-1和TIG-3细胞中分别有121和48个基因在先前报道的TSS的近端区域具有HIF-1α结合位点,这些位点在转录水平上上调。此外,HIF-1α靶点中的193个和123个分别位于先前未标记的TSS的近端区域,即蛋白编码基因的假定替代启动子的TSS或假定非蛋白编码转录物的启动子。DLD-1细胞的低氧反应在靶点数量和诱导转录表达变化的程度上比TIG-3细胞更显著。组蛋白修饰的核小体Seq和ChIP-Seq分析显示,染色质在HIF-1α结合位点周围区域形成开放结构,但这一事件发生在HIF-2α实际结合之前。不同的细胞历史可能由染色质结构编码,并决定特定基因对缺氧休克的反应。

电子辅助材料:本文的在线版本(doi:10.1007/s11568-011-9150-9)包含对授权用户可用的补充材料。

关键词:ChIP-Seq;HIF-1α;缺氧;转录组。

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数字

图1
图1
HIF-1α结合位点的鉴定。代表性位点被鉴定为“低氧反应性”、“低氧富集”和“非低氧反应”HIF-1α结合位点。文本中描述了每个组的定义。前两类被认为是鉴定HIF-1α靶基因的方法。蓝色红色水平条表示分别映射到正向和反向链的36-bp序列标签。所示转录物模型的基因组坐标和RefSeq ID显示在空白处。b条使用实时PCR通过ChIP-Seq分析验证识别的结合位点。29例选定病例的对数标度显示了免疫沉淀样品测定的信号与背景噪声相比的折叠富集。验证分析使用了补充表1中规定的基因组区域。有关详细信息,请参见“材料和方法”和补充图2。误差线表示三次试验的标准偏差。(在线彩图)
图2
图2
RefSeq转录本的特征。与RefSeq转录模型相比,DLD-1和TIG-3细胞中确定的HIF-1α结合位点的基因组位置。显示了相对于RefSeq基因的位置。当RefSeq基因包含多个转录模型时,考虑所有转录模型。b条从识别的结合位点到RefSeq转录模型5′端的距离分布。蓝色红色条分别代表DLD-1和TIG-3电池。当RefSeq基因包含多个转录模型时,所有的转录模型都会被考虑并重复计算。(在线彩图)
图3
图3
HIF-1α靶基因及其表达水平的相关性。DLD-1和TIG-3细胞中已识别HIF-1α靶基因数量的文氏图。这个上部面板显示了在侧翼区域识别HIF-1α结合位点的基因总数。这个下部面板显示了根据数字TSS标签计数确定的在缺氧条件下诱导表达水平超过两倍的已识别目标基因。b条HIF-1α敲除细胞中已确定的靶基因表达水平的折叠变化。将折叠变化计算为敲除细胞中TSS标签浓度/正常细胞中TSS-标签浓度。这个酒吧轴下方代表HIF-1α敲除细胞与正常细胞相比基因表达受到抑制的病例(占所有病例的83%)。有关验证分析的详细信息,请参见补充图4。c(c)由数字TSS标签计数确定的DLD-1和TIG-3细胞中HIF-1α结合基因表达水平的折叠变化分布。使用Wilcoxon秩和检验评估分布差异的统计显著性(P(P)=1e–13)
图4
图4
在低氧刺激下,多糖组分中RNA数量的折叠变化。根据数字RNA-Seq标签计数确定的缺氧反应中多聚体部分转录物折叠变化的分布。观察到HIF-1α结合靶基因转录诱导的折叠变化(左边),未观察到转录诱导的HIF-1α结合基因(中间的)和所有RefSeq基因(正确的)如图所示。使用Wilcoxon秩和检验评估了分布差异的统计显著性,并显示在裕度中
图5
图5
HIF-1α结合位点周围区域的核小体结构。确定的HIF-1α结合位点周围区域的核小体占有率。计算的核小体占用分数(y轴)绘制在每个基因组坐标(x轴)上。“材料和方法”中描述了用于计算核小体占用分数的计算程序。HIF-1α的假定结合位点用HRE表示,定义为位置0(x轴)。蓝色红色线分别表示低氧和常压下的核小体占用分数。对于每种细胞类型,只有HIF-1α结合位点被两倍以上的TSC诱导。有关核小体序列数据集的详细信息,请参见补充图9。(在线彩图)
图6
图6
HIF-1α结合位点周围区域的RNA聚合酶II结合和组蛋白修饰谱。pol II的ChIP-Seq分析中获得的平均标签浓度(y轴)(,e(电子)),H3K4me3(b条,(f)),H3Ac(c(c),)和H3K27me3(d日,小时)绘制每个基因组坐标(x轴)。DLD-1显示了观察到的剖面(d日)和TIG-3电池(e(电子)小时). 在每个面板中,红色蓝色线条分别表示IP样本在缺氧和常压下的标签计数。绿色天蓝色线条表示背景控制(全细胞提取样本)的结果。HIF-1α的假定结合位点用HRE表示,定义为位置0(x轴)。对于每个面板,分别在DLD-1和TIG-3细胞中平均290和221个结合位点的标签计数,这些位点在HIF-1α靶TSC(基因或基因间TSC)中具有HRE。(在线彩图)

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