研究植物转录调控,你不能不知道的数据库

学术   2024-10-24 18:06   广东  

在植物生物学领域,转录因子(Transcription factor,TF)是能够与基因5'端上游特定序列专一性结合的蛋白质,它们在转录水平上参与基因表达的调控。转录因子通过其特异性的DNA结合结构域(DNA-binding domain,DBD)与DNA相互作用,这种相互作用对于理解基因表达的调控机制至关重要。与转录因子结合的DNA序列位点被称为转录因子结合位点(TFBS),TFBS的鉴定是揭示基因转录调控机制的关键。因此,研究转录因子的作用机制及其与DNA的相互作用,对于深入理解植物基因表达调控网络具有重要意义。


在之前的推送中,我们已经介绍了许多转录调控数据库,但是今天为大家介绍的是专注于植物转录调控数据库——PlantTFDB(Plant Transcription Factor Database)。最新版的PlantTFDB v5.0(http://planttfdb.cbi.pku.edu.cn/)升级为植物调控数据和数据分析平台PlantRegMaphttp://plantregmap.cbi.pku.edu.cn/),该平台升级了 PlantTFDB 数据库,增加了新的功能:

> 更新了之前收集的转录因子的注释信息;

> 建立了“扩展转录因子库”(TFext)部分,方便用户快速访问新测序物种的转录因子库;

> 收集了顺式作用元件和转录因子与顺式作用元件之间的功能相互作用数据(cis-map);

> 建立了 63 种代表性植物的基因组-wide 保守性景观,并开发了 FunTFBS 算法,通过结合转录因子结合位点的碱基变异结合亲和力和进化足迹来筛选功能调控元件和相互作用;

> 利用 FunTFBS 算法和保守性景观,为 63 种植物中的 21,346 个转录因子识别了超过 2000 万个功能转录因子结合位点和 200 万个功能相互作用,绘制了这些植物的转录调控图。



新版的PlantTFDB包含了320,370个转录因子,将转录因子分为58个家族,涵盖165个物种(见上图)。可以按物种/基因家族查询,也可以直接在右上角直接搜索转录因子 。

下面以拟南芥LFY转录因子为例,点击进入,可以看到非常多关于这个转录因子的信息,且每个部分标题旁边都提供了说明文档帮助解读,绿色字体是可跳转的连接,都可以点击进一步查看详情,可以说非常简洁直观了。


特征结构域:用于识别和分类转录因子的特定蛋白质区域,它们含有特定的氨基酸序列和/或结构模式,这些序列和模式负责转录因子的DNA结合能力、转录激活或其他功能。特征结构域通常是转录因子家族成员的共有特征,有助于区分不同的转录因子家族。


植物本体论(Plant Ontology)是一种用于描述植物结构、形态和发育阶段的标准化词汇系统。涵盖所有植物的术语和注释,包括开花植物(如拟南芥和水稻)、木本植物(如杨树和苜蓿)、谷物(如玉米)以及果实植物(如番茄)等。



以上三个用红色标注的部分是此次升级的PlantRegMap平台中的内容:



Cis-element

PlantRegMap中的cis-Map功能,它是一个用于浏览和下载具有调控元件注释的植物基因组的工具,这些调控元件包括63种具有保守性和FunTFBS(功能性转录因子结合位点)注释的物种。用户可以通过cis-map功能查看这些调控元件,并下载相关数据以进行进一步的分析和研究。




Regulation——PlantRegMap

PlantRegMap中的network功能,主要用于分析和预测植物转录因子(TF)与基因之间的调控关系,帮助用户构建和分析转录调控网络,转录调控信息在PlantRegMap中是通过文献和ChIP-seq数据识别的,或者通过结合转录因子结合基序和调控元件数据推断的。可以看到这里分别提供该转录因子的上游调控因子和下游靶基因,点击进入可以看到具体的列表。




Regulation——ATRM

ATRM(Arabidopsis Transcriptional Regulatory Map)构建了高置信度的拟南芥转录调控图谱,展示了转录因子与靶基因之间的调控关系,该图谱涵盖了来自47个家族的388个转录因子,并有来自974篇文献的直接支持证据。该图谱主要涉及植物发育和胁迫响应过程中的调控,提供了植物物种转录调控的全球概况。


这个数据库的数据大家都可以免费访问和下载下来,用Cytoscape构建调控网络图。此外,该数据库还开发了一些分析和预测小工具,例如FunTFBS ,用于筛选功能性转录因子结合位点的算法等,供大家在线使用。PlantRegMap 的用户友好界面和丰富的功能使其成为植物转录调控研究的重要工具,可以帮助研究人员更深入地理解植物基因表达调控的机制。如果你手上有植物的转录组数据,正在寻找研究方向,不妨来最新版的PlantTFDB v5.0/ PlantRegMap看一看,说不定会有新的思路!



参考资料



Feng Tian, De-Chang Yang, Yu-Qi Meng, Jinpu Jin, Ge Gao, PlantRegMap: charting functional regulatory maps in plants, Nucleic Acids Research, Volume 48, Issue D1, 08 January 2020, Pages D1104–D1113, https://doi.org/10.1093/nar/gkz1020


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