Nature|转录因子NRF1结合和DNA甲基化的竞争性抑制

这篇论文英文标题 :Competition between DNA methylation and transcription factors determines binding of NRF1。转录因子(TF) 通过结合基因启动子上的motif从而调控基因的表达活性。在靶基因的启动子的motif上含有CG位点,常常会被DNA甲基化修饰。那么这些位点甲基化的改变是否影响转录因子的结合。这项研究使用DNase-I-hypersensitive sites(DHS)分别在DNA甲基化缺失突变体和野生型进行测序。研究发现很多TF的motif上富集了CpG甲基化位点,如转录因子NRF1。本实验设计是研究DNA甲基化和转录因子结合的竞争关系,使用技术有ChIP-seq, BS-seq, DHS-seq

突变DNA甲基化酶暴露新的转录因子结合位点

目前已经报道了一些转录因子可以结合甲基化的区域,如转录因子RESTCTCF,并且导致结合位点发生去甲基化。本研究作者使用Dnmt3a,Dnmt3b和Dnmt1三突突变体,在突变体背景下,全基因组的DNA甲基化水平发生了下降。通过DHSs-seq测序,DNA甲基化低的区域往往也有DHS-seq信号存在(图1a),为很强的负相关。通过对比DNA甲基化TKO突变体和野生型,作者鉴定了野生型特异和突变体特异的DHS区域(图1b)。作者分别鉴定了TKO(triple knockout)特异和野生型(WT)特异的DHS区域,衡量了其甲基化水平。发现TKO特异DHS区域其本底(野生型)甲基化水平非常高(图1c),也暗示了一些高甲基化区域发生了去甲基化,形成了DHS结合位点。作者接下来分析了不同的转录因子motifTKO特异背景下的存在比率(图1d),发现了其想研究的NRF转录因子(图1d和e)。

图1(R包ggseqlogo |绘制序列分析图)

NRF1ChIP显示TKO背景下产生新的靶点

作者因此以NRF1为研究对象,使用带NRF1抗体的CHIP-seq鉴定到了7000个NRF1的潜在结合位点。如图2a, 野生型中该区域不表达,然而TKO突变体中这里发生了转录(图2a)。DHS-seq也显示该位点富集了更多的DHS-seq reads。图2b是比较了野生型中NRF1 binding和TKO背景下NRF1的binding,可以看到TKO中多出了很多NRF1的binding位点(图2b)。且DHS-seq 和Chip-seq信号的比值呈现正相关。此外作者还发现新出现的NRF1的binding位点在基因距离较远,序列保守型更低(图2d,h)。图2f显示TKO-specific的DHS区域通常引起基因表达的改变。图2g发现本底DNA甲基化水平高的NRF1 binding位点,更容易引起表达的改变(图2g)。

图2(R语言 - 箱线图(小提琴图、抖动图、区域散点图))

NRF1的结合抑制denovo的甲基化

为了测试NRF1的结合是否会抑制该区域产生de novo的甲基化。作者进行了kinase inhibitors处理。这项处理能增加Dnmt1基因的表达,提高DNA甲基化的水平。图3a中,通过了2i(after serum)处理,一些区域DNA甲基化水平提高了,随着响应的NRF1 结合的信号减弱了。图3b和图3c是相关性分析。发现2i处理后,NRF1的binding区域和未处理高度一致。

图3(一文看懂PCA主成分分析

转录因子如NRF1经由介导去甲基化结合到无甲基化的motif

作者使用实验验证。图4a、b、c中左侧部分是BS-seq的数据,右侧部分是转录因子的Chip-PCR。其变量分别是甲基化水平高低、是否含有转录因子结合motif,以及在motif上进行点突变。研究结果显示,含有motif且低甲基化水平的位点会被转录因子结合。这篇paper加深了我们对DNA甲基化对转录调控的认识。

图4

如有错误,请以原文为准。

本文分享自微信公众号 - 生信宝典(Bio_data)

原文出处及转载信息见文内详细说明,如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

原始发表时间:2019-11-14

本文参与腾讯云自媒体分享计划,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

发表于

我来说两句

0 条评论
登录 后参与评论

扫码关注云+社区

领取腾讯云代金券