29、利用比较基因组学绘制长程顺式调控区域与其靶基因的关联图谱

利用比较基因组学绘制长程顺式调控区域与其靶基因的关联图谱

1. 引言

转录起始由不同的基因组区域控制，这些区域作为转录因子的结合平台。准确的调控对于许多生物过程，如发育、组织特异性表达或对外界刺激的反应至关重要。在脊椎动物中，不同的顺式调控区域具有各自的特异性，参与复杂的相互作用过程，从而实现适当的基因调控。这些区域的改变或顺式调控区域与其靶基因之间的同线性破坏，可能会产生显著的表型效应，常常导致疾病。

长程顺式调控区域位于转录起始位点上游或下游超过 1.5 kb 的位置，能够在长达 1 Mb 的距离上调控基因。这些长程调控因子包括增强子、沉默子或绝缘子等多种类型的区域。长程调控区域可以调控多个基因，作用方式与方向无关，更重要的是，它们可以在非常大的距离上调控靶基因。因此，预测给定顺式调控区域的假定靶基因是一项具有挑战性的任务。

随着人类基因组序列的公布，越来越多的脊椎动物基因组测序项目完成，从硬骨鱼到哺乳动物的基因组都有涉及。结合快速准确的基因组 DNA 比对程序，比较基因组学领域得到了极大的推动。目前已经有方法可以识别约 100,000 个非编码的进化保守区域，但很少有计算方法尝试预测这些调控区域的基因靶点。

研究发现，进化重排（在进化过程中在种群中固定下来的重排）在某些基因组区域更频繁地发生，而不是像以前模型所假设的那样随机均匀发生。在长程调控的背景下，破坏调控区域与其靶基因之间物理联系的重排通常在一定程度上是有害的，很少会在种群中固定下来。因此，进化重排主要涉及不会破坏长程调控的基因组区域的断点。

此前已经有人提出利用同线性保守性将调控区域与其靶基因联系起来的想法，但这些方法存在局限性，需要完美的同线性保守，并且没有基于进化的系统发