使用 TRANSFAC 数据库分析与教育程度相关的 SNP

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在这段视频中，geneXplain GmbH 的 CSO Alexander Kel 博士展示了如何使用 TRANSFAC 数据库分析与教育程度相关的 SNP。由这些 SNP 标记的基因组增强子中转录因子结合位点的组合是研究的重点。
 
Kel 博士分析了在 300 万个人的 GWAS 研究中发现与教育程度相关的 SNP，如最近的 Nature 论文（Okbay, A., Wu, Y., Wang, N. et al. Polygenic prediction来自 300 万个人的全基因组关联分析中家庭内部和家庭之间的教育程度。Nat Genet 54, 437–449 (2022)。https://doi.org/10.1038/s41588-022-01....该研究表明遗传变异对受教育程度的影响非常小，仅解释了其个体差异的 4%。得出的结论是受教育程度主要受环境和社会因素的影响。但绝对受教育程度仍然受某些基因和这些基因与记忆等认知功能有关。研究表明，与教育程度相关的基因与大脑发育的各个阶段和大脑内的神经交流有关。还表明，基因位于先导 SNP 附近的 s 主要在脑中表达。
 
Kel 博士对这些 SNP 的分析支持了这些结果。当该研究报告的位于 850 个重要 SNP 附近的基因被映射到基因本体 (GO) 时，发现了这些丰富的 GO 术语，如调节神经分化、突触组织、神经元投射形态发生和其他基因功能，这些与大脑和神经发育。
 
有趣的是，当 Kel 博士采用相同的基因并将它们映射到人类疾病生物标志物时，似乎其中许多基因实际上与神经发育障碍、精神分裂症、自闭症等有关。所以这项研究不仅向我们展示了我们的遗传学如何提供帮助我们在学习的同时，也为很多疾病的发展提供了一些启示。
 
回到转录因子，正是它们通过以合作方式（通过形成复合物）与其启动子或增强子结合来开关基因，从而控制细胞内的许多过程。 Kel 博士以一杯水和一点油为例，解释了转录因子这种协同结合的性质。与油滴类似，转录因子形成所谓的凝聚物，最近这些凝聚物用显微镜观察——科学家可以物理地看到由不同转录因子结合在一起形成的凝聚液滴。形成这种转录因子复合物的重要因素是这些因子的 DNA 结合位点位置非常接近——所谓的复合位点。几个紧密接近的结合位点形成一个复合模块，该模块吸引几种不同的转录因子结合到该区域，进而促进凝聚物的成核并激活基因表达。
 
如果存在与焦点生物学特征高度相关的 SNP，我们可以假设该 SNP 标记了整个调控区域，这对于增强与该特征相关的基因的表达很重要。每个个体都在该区域携带特定的单倍型，在某些情况下可以具有改变一个或几个 TFBS 的等位基因组合。一些 TF 不能结合，因此不能与其他因素相互作用。这种单倍型不容易使这些转录因子的缩合物成核，因此，相应基因的表达没有增强。

Kel 博士展示了 TFBS 组合在与教育程度相关的 SNP 两侧的 300bp 区域中的富集分析结果。发现作为TGF-β途径一部分的几种转录因子的结合位点在这些区域中富集，包括Sox-8、Elk-1和Evi-1。还发现这些 TF 的结合位点聚集在 SNP 的侧翼区域，这些 SNP 位于参与神经元发育和分化的基因中，包括在 Wnt 通路中起重要作用的 TCF-4 等基因。 TGF-β 和 Wnt 通路之间的相互作用在神经系统发育的早期阶段发挥着关键作用。

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