专利名称：一种感知细胞中作用转录因子的方法
技术领域：
本发明涉及的是一种生物信息分析与处理方法，具体涉及一种对细胞中基因表达 起调控作用的转录因子的感知方法。
背景技术：
目前，对细胞中基因表达起调控作用转录因子的搜寻仅能通过实验手段进行，不 仅成本高，而且效率低。本专利针对这一问题发明一种新的分析方法，不通过实验即可感知 细胞中对基因表达起调控作用的转录因子。众多研究成果表明，基因启动子甲基化可抑制转录因子在基因启动子区域的结 合，从而导致基因表达水平的下降甚至停止表达，以达到调控基因表达的目的。本发明利用 这一自然现象，通过模型来描述基因启动子甲基化对转录因子结合的作用，从而间接对细 胞中作用转录因子进行感知。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能有效解决感知细胞中作用转录因子仅能通过实验 手段导致的成本高，效率低的问题的感知细胞中作用转录因子的方法。本发明的目的是这样实现的包括转录因子在基因启动子上匹配值计算，基因启动子甲基化对转录因子结合的 作用描述，转录因子在基因启动子上结合值计算，转录因子在基因启动子上结合值与基因 表达相关程度值计算，作用转录因子分析步骤；分别在假定基因启动子甲基化不影响转录 因子结合、甲基化抑制转录因子结合和甲基化促进转录因子结合的基础上，设计模型计算 转录因子在基因启动子上的结合值，再分别计算转录因子在基因启动子上结合值与基因表 达的相关程度值；当对特定转录因子，假定甲基化抑制转录因子结合得到的相关程度值大 于不考虑甲基化作用得到的相关程度值，且考虑甲基化促进转录因子结合得到的相关程度 值小于不考虑甲基化作用得到的相关程度值，则为该转录因子在该细胞中存在并对基因表 达进行调控。所述模型采用E = e-((M-c)/s)/(l+e-((M-c)/s))函数形式描述基因启动子甲基化对转录 因子结合抑制作用的模型；其中，M是转录因子结合位点的甲基化水平，E是该结合位点上 甲基化对转录因子的抑制作用、其取值范围为W，l]；当结合位点的甲基化水平M非常小 时，E将趋近1，表示甲基化对转录因子的结合无影响；反之，当M足够大时，E将趋近0，表 示在甲基化影响下，转录因子无法在该位点结合；另外，模型有两个参数，分别是函数中心 值C和函数陡度S。针对不同的转录因子，该模型参数是可以变化的。本发明属于生物信息分析与处理领域。本发明的方法可用于判定基因启动子上转 录因子的结合情况，以进一步研究转录因子的调控基因以及基因表达的调控机制。本发明的主要贡献和特点在于设计了描述基因启动子甲基化对转录因子结合抑制作用的模型，并在此基础上，提出了一个新方法实现了对细胞中基因表达起调控作用的 转录因子的感知。从而，有效解决了目前感知细胞中作用转录因子仅能通过实验手段导致 的成本高，效率低的问题。
图1是本发明的流程图；图2是甲基化抑制转录因子结合的通用模型曲线(C = 0，S = 0. 5)；图3是甲基化促进转录因子结合的通用模型曲线(C = 0，S = 0. 5)；图4(a)_(b)是SH-SY5Y神经瘤细胞全部基因的2 1值分布，其中图4(a)不考虑甲 基化作用，图4(b)考虑甲基化作用；图5是SH-SY5Y神经瘤中不考虑甲基化作用下的Z值分析结果；图6是SH-SY5Y神经瘤中考虑甲基化抑制作用下的Zm值分析结果(S = 0. 05)；图7是SH-SY5Y神经瘤中考虑甲基化促进作用下的Zm值分析结果。
具体实施例方式下面对本发明做更详细地描述1.细胞中作用转录因子的感知方法本发明方法包括如下步骤。1. 1转录因子在基因启动子上的匹配值计算基因启动子是一个对于基因表达调控至关重要的区域。各种转录因子在基因启动 子上结合并对基因表达进行调控。为了判定转录因子是否在基因启动子上结合，最直接的 方法是统计分析转录因子易于结合的碱基组合，再通过在基因启动子上进行碱基组合匹配 分析来得到转录因子的结合位点。利用转录因子与碱基结合的位置权值矩阵，可以对转录因子在基因启动子上的碱 基匹配情况进行计算。该矩阵是通过统计大量实验测得的转录因子实际结合位点的碱基组 合数据生成的。本方法中，基因启动子的长度设为基因转录起始位点的前1200个碱基至后300个 碱基，共1500个碱基。这样，设第i个转录因子结合位点长度为L，则在第j个基因启动子上 共有1500-L+1个假定转录因子结合位点。在第k个假定结合位点上，可以根据该位点的碱 基组合与转录因子位置权值矩阵的匹配程度计算出转录因子在该位点的匹配权值和Aijk。
权利要求
1.一种感知细胞中作用转录因子的方法，包括转录因子在基因启动子上匹配值计算， 基因启动子甲基化对转录因子结合的作用描述，转录因子在基因启动子上结合值计算，转 录因子在基因启动子上结合值与基因表达相关程度值计算，作用转录因子分析步骤；其特 征是分别在假定基因启动子甲基化不影响转录因子结合、甲基化抑制转录因子结合和甲 基化促进转录因子结合的基础上，设计模型计算转录因子在基因启动子上的结合值，再分 别计算转录因子在基因启动子上结合值与基因表达的相关程度值；当对特定转录因子，假 定甲基化抑制转录因子结合得到的相关程度值大于不考虑甲基化作用得到的相关程度值， 且考虑甲基化促进转录因子结合得到的相关程度值小于不考虑甲基化作用得到的相关程 度值，则为该转录因子在该细胞中存在并对基因表达进行调控。
2.根据权利要求1所述的一种感知细胞中作用转录因子的方法，其特征是所述模型 采用ε = e-((M-c)/s)/(l+e-((M-c)/s))函数形式描述基因启动子甲基化对转录因子结合抑制作用 的模型；其中，M是转录因子结合位点的甲基化水平，E是该结合位点上甲基化对转录因子 的抑制作用、其取值范围为
；当结合位点的甲基化水平M非常小时，E将趋近1，表示 甲基化对转录因子的结合无影响；反之，当M足够大时，E将趋近0，表示在甲基化影响下，转 录因子无法在该位点结合；另外，模型有两个参数，分别是函数中心值C和函数陡度S。
全文摘要
本发明提供的是一种感知细胞中作用转录因子的方法。设计模型计算转录因子在基因启动子上的结合值，再分别计算转录因子在基因启动子上结合值与基因表达的相关程度值；当对特定转录因子，假定甲基化抑制转录因子结合得到的相关程度值大于不考虑甲基化作用得到的相关程度值，且考虑甲基化促进转录因子结合得到的相关程度值小于不考虑甲基化作用得到的相关程度值，则为该转录因子在该细胞中存在并对基因表达进行调控。本发明可用于判定基因启动子上转录因子的结合情况，能有效解决感知细胞中作用转录因子仅能通过实验手段导致的成本高，效率低的问题。
文档编号C12N15/09GK102120998SQ201010588128
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者冯伟兴, 王科俊, 贺波 申请人:哈尔滨工程大学