Кэп-ана́лиз экспре́ссии ге́нов[1] (англ.cap analysis gene expression, CAGE) — технология, используемая в молекулярной биологии, в результате которой получают профили экспрессии геновэукариот с одновременным определением специфических для клетки/ткани условий транскрипционных стартовых сайтов (TSS), включая данные о задействованных промоторах. Метод заключается в получении и прочтении коротких (обычно длиной 27 нуклеотидов) участков последовательности 5'-конца кэпированных РНК эукариот. Далее проводится картированиесеквенированных последовательностей на готовый геном, что позволяет уточнить 5'-границы транскрибируемых областей, а также провести количественный анализ экспрессии. Методика была разработана и опубликована в 2003 году, после чего активно совершенствовалась[2]. Метод активно используется в исследовательском проекте по функциональной аннотации геномов млекопитающих (англ.FANTOM — Functional Annotation of the Mammalian Genome)[3].
С помощью данного метода было показано существование альтернативно регулируемых сайтов начала транскрипции[4][5] и были открыты новые регуляторные элементы[6]. Также он позволил предсказывать сайты связывания факторов транскрипции[7] и других мотивов, связанных с транскрипцией[8]. Анализ 5'-концов данным методом особенно хорош для исследования регуляторных взаимосвязей генов; с его помощью выявили ключевые транскрипционные факторы, ответственные за дифференцировкумонобластов в моноциты[9]. Поскольку данный метод не предполагает никакую известную модель гена, он показал, что ретротранспозоны экспрессируются специфично и регулируют мРНК и другие некодирующие РНК[10].
Для транскрипции необходимо, чтобы РНК-полимераза связалась с промоторной последовательностью ДНК. У бактерий за этот процесс отвечает сигма-фактор, и, как правило, инициация происходит на −10 и −35 нуклеотидов до точки начала транскрипции (σ70 узнает консенсусные последовательности в этой области)[11]. У архей и эукариот происходит преинициация с участием транскрипционных факторов. В зависимости от типа транскрипционного фактора инициация у эукариот может происходить в разных сайтах промоторной области до точки начала транскрипции. Кроме того, существует множество механизмов регуляции этого процесса. Например, некоторые транскрипционные факторы способны связываться со специальными регуляторными последовательностями, что приводит к активации или подавлению транскрипции целевого гена. Сложность системы инициации транскрипции затрудняет точное предсказание сайта начала транскрипции по последовательности ДНК[12].
Секвенирование последовательностей мРНК позволяет решить эту проблему, однако используемый для поиска транскрибируемых участков RNA-seq, основанный на современных методах секвенирования с последующим картированием ридов на геном, обычно не позволяет определить четкие границы (с точностью до одного нуклеотида) концов РНК. С одной стороны, чем более протяженный участок мы можем отсеквенировать, тем проще будет собирать риды. С другой стороны, чем длиннее риды, тем меньше вероятность каждого из них попасть на край транскрипта. В результате при любой технологии секвенирования обычно возникают отклонения в количестве ридов на концах транскрибируемой области (см. рис. 1)[13].
Для решения проблемы определения точки начала транскрипции у бактерий существуют различные методы, основанные на избирательном присоединении различных тэгов к 5'-концу мРНК с трифосфатом на конце[14][15].
Для решения проблемы определения точки начала транскрипции у эукариот был создан метод CAGE и последующие его модификации. Он сосредоточен на секвенировании 5’-концов РНК, которые кэпированы у эукариот. У прокариот на 5'-конце вместо кэпа находится трифосфат, поэтому метод CAGE к ним применить невозможно. Однако применяется альтернативный метод: РНК обрабатывают эндонуклеазами, после чего подвергают обработке 5'-экзонуклеазами. При этом остаются только защищенные трифосфатом 5’-концевые фрагменты[16].
Внешние изображения
Поддержка ридами участков секвенируемой РНК при RNA-seq не одинакова
Сравнение методов RNA-seq и CAGE показывает, что оба метода дают почти одинаковые количественные оценки экспрессии генов[17]. Это подтверждает высокую эффективность метода CAGE ещё и для количественного анализа экспрессии. Основное преимущество CAGE — возможность секвенирования последовательностей старта транскрипции. Данная методика неоднократно совершенствовалась и были достигнуты следующие технологические показатели[18]:
Малое время эксперимента (около 62 ч)
Низкое начальное количество РНК (1 — 5 мкг)
Возможность упрощения протоколов (можно сократить некоторые стадии эксперимента, например амплификацию с помощью ПЦР)
Относительно небольшая стоимость (81$ за библиотеку)
Ограничения
Так как метод был изначально создан для анализа 5'-концевых участков РНК, претерпевших процесс кэпирования, с помощью него невозможно анализировать некэпированные РНК. В связи с этим метод не применим к прокариотам, а также к РНК, транскрибированных РНК-полимеразами I и III. Кроме того большинство разработанных протоколов не работают с РНК короче ~100 нуклеотидов, так как они вымываются в ходе очистки[19].
Очистка кэп-содержащих дуплексов с использованием стрептавидиновых носителей.
Гидролиз мРНК, получение одноцепочечной полной кДНК.
Прикрепление к 5'-концу 1-го биотинилированного линкера с сайтами узнавания эндонуклеаз рестрикции XmaJI и MmeI.
Синтез второй цепи кДНК (до сайта полиаденилирования).
Обработка дцДНК эндонулеазой рестрикции MmeI. Рестриктаза MmeI способна делать разрез двухцепочечной нуклеиновой кислоты, отступив 20/18 нуклеотидов. Эта её особенность используется, чтобы избавиться от большей части кДНК, сохранив примерно 20 нуклеотидов, соответствующих 5'-концу мРНК.
Лигирование с противоположной стороны 2-го линкера, содержащего сайт узнавания XbaI.
ПЦР (увеличение числа копий).
Обработка рестриктазами XmaJI и XbaI (получение фрагментов по 32 нуклеотида, из которых 20 — последовательность с 5'-конца мРНК).
Очистка стрептавидином (избавляемся от фрагментов линкеров).
Получение конкатемеров[англ.] лигированием липких GATC концов, возникших после обработки рестриктазами.
В 2011 году, в связи с задействованием технологии в ENCODE, был переосмыслен протокол CAGE для секвенирования платформами нового поколения. Так, теперь[21]:
В реакции обратной транскрипции используется фермент, не имеющий рибонуклеазной активности. Обратная транскриптаза SuperScript II (РНКаза Н активность практически уничтожена мутагенезом)[22] заменена на PrimeScript (полностью отсутствует активность РНКаза Н, кроме того хорошо работает с GC-богатой РНК и РНК с богатой вторичной структурой, обладает более высокой точностью)[23]. В результате происходит более качественный синтез первой цепи кДНК.
Вместо олиго(dТ) праймеров используются праймеры, содержащие случайную последовательность длиной 15 нт. Случайные праймеры были впервые предложены в 2006 году[19] и позволяют работать с слабополиаденилированной и неполиаденилированной РНК. Также при использовании случайных праймеров эффективность транскрипции 5'-концов не зависит от длины мРНК.
Вместо эндонуклеазы рестрикции MmeI используется EcoP15I. Эндонуклеаза EcoP15I разрезает ДНК с отступом в 27 нт от сайта узнавания, что позволяет увеличить читаемое число нуклеотидов с 20 до 27, увеличив таким образом однозначность картирования последовательностей на геном.
Перед биотинилированием смесь обрабатывается РНКазами. Это приводит к увеличению качества очистки целевой РНК, так как экстрагируются только полные с 5'-конца РНК
Биотинилируются как кэп, так и 3'-конец РНК.
Одноцепочечные кДНК лигируют со специально подготовленными димерами маркированных линкеров, неспособными соединяться друг с другом.
После лигирования кДНК с димерами линкеров смесь обрабатывают специальной фосфатазой, работающей при низких температурах Данная процедура увеличивает точность метода.
Синтез второй цепи кДНК происходит при участии биотинилированных праймеров.
Производится лигирование со 2-м линкером, комплеметарным 3'-концевым праймерам секвенирования.
ПЦР (необходимый этап при создании библиотеки клонов и дальнейшего секвенирования) содержит 5'- и 3'-концевые последовательности праймеров секвенирования.
Методы, основанные на CAGE
DeepCAGE
Данный метод был разработан для нахождения малоактивных промоторов. Метод устарел по сравнению с более поздними протоколами. Для прочтения конкатемеров применяются методы 454-секвенирования «нового поколения»[24].
nanoCAGE
Данный метод был разработан для работы с очень малыми количествами РНК (до 10 нг тотальной РНК)[25]:
Вместо использования реагента «CAP Trapper» применяется подход со сменой матрицы.
Используется эндонуклеаза EcoP15I, что позволяет увеличить длины последовательностей до 27 нуклеотидов.
Последовательности читаются напрямую на NGS-платформе Solexa (сейчас часть Illumina), что позволяет отказаться от получения конкатемеров.
Не используется стадия ферментативного отрезания 5'-тегов.
5'-концы кДНК секвенируются в обе стороны, чтобы соединить данные о новых промоторах со старыми аннотациями.
HeliScopeCAGE
Данный метод был разработан для уменьшения предвзятости и предполагает использование одномолекулярного секвенирования. Протокол автоматизирован Itoh et al.[26] в 2012 году[6].
Отсутствуют стадии достраивания второй цепи, лигирования и отрезания 5'-концевых участков.
5'-кэпированные РНК секвенируются без ПЦР с использованием платформы HeliScope (секвенирует индивидуальные молекулы).
RAMPAGE
Данный метод был разработан для профилирования активности промоторов[27].
Использование исходного реагента «CAP Тrapper», смена матрицы (nanoCAGE) и обработка 5′-фосфат-зависимыми экзонуклеазами совмещены для максимизации специфичности промотора.
nAnTi-CAGE
Данный метод был разработан для уменьшения предвзятости и предполагает использование Illumina[28].
Результатом кэп-анализа экспрессии генов является набор последовательностей секвенированных областей, следующих за сайтами старта транскрипции, и их уровень экспрессии. Граница начала транскрипции определяется с точностью до одного нуклеотида. Окружение сайта начала транскрипции обычно включают в себя регуляторные элементы, контролирующие экспрессию генов. Таким образом, становится возможным сопоставление уровня экспрессии с различных точек инициации транскрипции, выявление и анализ мотивов в прилегающих к ним областях для поиска и качественного описания энхансеров и репрессоров[29].
Благодаря CAGE стало возможным картировать сайты стартов транскрипции и промоторы для мРНК с низким уровнем экспрессии[29]. Также удалось доказать, что транскрипция часто начинается не строго с определённой позиции, а существует распределение: острое (где предпочтителен один старт и вариации незначительны) или широкое (когда явного пика не существует, и транскрипция может начинаться на участке в десятки и даже сотни нуклеотидов). В результате разное начало инициации транскрипции может влиять на функцию РНК/белка и открывает возможность для дополнительной регуляции[30].
При анализе результатов CAGE надо учитывать отклонение в получаемых библиотеках в сторону добавления лишних гуанозинов на 5'-конец[30]. Это происходит из-за проскальзывания обратной транскриптазы и даже используется в ряде протоколов, использующих «смену матрицы»[25][31].
↑Valen E., Pascarella G., Chalk A., Maeda N., Kojima M., Kawazu C., Murata M., Nishiyori H., Lazarevic D., Motti D., Marstrand T. T., Tang M.-H. E., Zhao X., Krogh A., Winther O., Arakawa T., Kawai J., Wells C., Daub C., Harbers M., Hayashizaki Y., Gustincich S., Sandelin A., Carninci P.Genome-wide detection and analysis of hippocampus core promoters using DeepCAGE (англ.) // Genome Research. — 2008. — 3 December (vol. 19, no. 2). — P. 255—265. — ISSN1088-9051. — doi:10.1101/gr.084541.108. [исправить]
↑ 123Plessy Charles, Bertin Nicolas, Takahashi Hazuki, Simone Roberto, Salimullah Md, Lassmann Timo, Vitezic Morana, Severin Jessica, Olivarius Signe, Lazarevic Dejan, Hornig Nadine, Orlando Valerio, Bell Ian, Gao Hui, Dumais Jacqueline, Kapranov Philipp, Wang Huaien, Davis Carrie A, Gingeras Thomas R, Kawai Jun, Daub Carsten O, Hayashizaki Yoshihide, Gustincich Stefano, Carninci Piero.Linking promoters to functional transcripts in small samples with nanoCAGE and CAGEscan (англ.) // Nature Methods. — 2010. — 13 June (vol. 7, no. 7). — P. 528—534. — ISSN1548-7091. — doi:10.1038/nmeth.1470. [исправить]
إيطاليا معلومات شخصية الاسم الكامل لويز غيرفازوني الميلاد 22 مايو 1907(1907-05-22)ريو دي جانيرو الوفاة 1963ريو دي جانيرو الطول 179 سنتيمتر مركز اللعب الدفاع الجنسية البرازيل المسيرة الاحترافية1 سنوات فريق م. (هـ.) 1924–1925 بانغو أتلتيكو 23 (0) 1926–1938 فاسكو دا غاما ? (?) المنتخب الوط�...
Maps of Meaning: The Architecture of Belief PengarangJordan PetersonNegaraKanadaBahasaInggrisSubjekArketipe, Makna, Behaviorisme (psikologi)Diterbitkan1999PenerbitRoutledgeJenis mediaPrintHalaman564ISBNISBN 978-0415922227Diikuti oleh12 Rules for Life: An Antidote to Chaos (2018) Maps of Meaning: The Architecture of Belief adalah buku tahun 1999 yang ditulis oleh psikolog klinis Kanada dan profesor psikologi Jordan Peterson. Buku ini menjelaskan teori komprehensif tentang cara ...
Chinese scholar (1909–1966?) In this Chinese name, the family name is Chu. You can help expand this article with text translated from the corresponding article in Chinese. (March 2023) Click [show] for important translation instructions. Machine translation, like DeepL or Google Translate, is a useful starting point for translations, but translators must revise errors as necessary and confirm that the translation is accurate, rather than simply copy-pasting machine-translated text into...
American logo designer and photographer John CasadoBorn (1944-05-30) May 30, 1944 (age 79)East Los Angeles, CaliforniaNationalityAmericanAlma materArt Center SchoolOccupation(s)Graphic designer Photographer ArtistWebsitecasadodesign.com John Charles Casado (born May 30, 1944) is an American graphic designer, artist and photographer, best known for designing logos for the first Macintosh computer, Esprit, and New Line Cinema, as well as numerous album covers for the Doobie Brothers, ...
Title that conveys esteem, courtesy, or respect for position or rank For honorifics in Japanese and Korean grammar, see Honorifics (linguistics). This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed.Find sources: Honorific – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (December 2009) (Learn how and when to remove this template...
For acquaintanceship in relationships, see Interpersonal relationship § Stages. 2015 single by the WeekndAcquaintedSingle by the Weekndfrom the album Beauty Behind the Madness ReleasedNovember 17, 2015 (2015-11-17)Recorded2015StudioJungle City Studios[1]GenreAlternative R&BLength5:49 (album version)4:06 (radio edit)LabelXORepublicSongwriter(s)Abel TesfayeJason QuennevilleDanny SchofieldCarlo MontagneseBen DiehlProducer(s)The WeekndIllangeloBen BillionsJason Qu...
American sketch comedy television series This article is about the American live-action comedy program. For the 2010 animated sketch comedy show, see Mad (TV series). For other uses, see Mad TV (disambiguation). Mad TVGenreSketch comedyParodySatireCreated by David Salzman Fax Bahr Adam Small Based onMadby EC ComicsStarringsee List of Mad TV cast membersTheme music composer Greg O'Connor Blake Aaron Country of originUnited StatesOriginal languageEnglishNo. of seasons15No. of episodes321 (list ...
Israeli physician (1898–1985) Moshe Rachmilevitzמשה רחמילביץBorn1898 (1898)Mstislavl, BelarusDied1985 (aged 86–87)IsraelNationalityIsraeliSpouseRechavia RachmilewitzAwardsIsrael Prize (1964)Scientific careerFieldsdoctor Moshe Rachmilevitz (Hebrew: משה רחמילביץ; 1898–1985) was an Israeli doctor and was one of the fathers of professional medicine in Israel. Biography Rachmilewitz was born to a Jewish family[1] in 1898 in Mstislavl (now in Belaru...
Hospital in Manila, PhilippinesSan Lazaro HospitalDepartment of HealthShow map of ManilaShow map of Metro ManilaShow map of LuzonShow map of PhilippinesGeographyLocationSanta Cruz, Manila, PhilippinesCoordinates14°36′50.5″N 120°58′53.8″E / 14.614028°N 120.981611°E / 14.614028; 120.981611OrganizationReligious affiliationFranciscans (formerly)ServicesEmergency departmentYes[1]Beds500HistoryOpened1577LinksWebsiteslh.doh.gov.phListsHospitals in the Phil...
This article is part of a series on thePolitics ofCambodia Monarchy King Norodom Sihamoni Throne Council House of Norodom House of Sisowath (1904–41) Government Prime Minister (list) Hun Manet Deputy Prime Ministers Vongsey Vissoth Aun Pornmoniroth Sar Sokha Tea Seiha Sun Chanthol Hangchuon Naron Say Sam Al Neth Savoeun Sok Chenda Sophea Council of Ministers Parliament Senate President: Say Chhum National Assembly President: Khuon Sodary Members Elections National Election Committee Recent ...
1990 studio album by Archie RoachCharcoal LaneStudio album by Archie RoachReleasedMay 1990RecordedApril 1990StudioCurtain Street Studios; Melbourne, Australia.Length43:39LabelAurora, Mushroom RecordsProducerPaul Kelly, Steve ConnollyArchie Roach chronology Charcoal Lane(1990) Jamu Dreaming(1993) Singles from Charcoal lane Took the Children AwayReleased: September 1990 Down City StreetsReleased: 1991 Alternative cover25th Anniversary Edition (2015 release) Charcoal Lane is the debut st...
Victorian painting genre and movement Fairy painting is a genre of painting and illustration featuring fairies and fairy tale settings, often with extreme attention to detail. The genre is most closely associated with Victorian painting in the United Kingdom but has experienced a contemporary revival. Moreover, fairy painting was also seen as escapism for Victorians. Origins and influences Titania and Bottom. Oil on canvas by Henry Fuseli, c. 1790 Despite its whimsical appearance, fairy paint...
SMK Negeri 1 SingosariInformasiDidirikan16 Oktober 1951AkreditasiSK Menteri P&K No.4490/B.II/1951MaskotESEMKA DIGDAYAKepala SekolahDrs. Suharto, M.PdJurusan atau peminatanTeknik Konstruksi Bangunan, Teknik Gambar Bangunan, Teknik Survei dan Pemetaan, Teknik Instalasi Tenaga Listrik, Teknik Otomasi Industri, Teknik Pemesinan, Teknik Pemeliharaan Mekanik Industri, Teknik Pengelasan, Teknik Kendaraan Ringan, Teknik Alat Berat, Teknik Sepeda MotorRentang kelasX, XI, XIIKurikulumKTSP - Ku...
Riot Games, Inc Тип дочерняя компания Основание 2006 Прежние названия Etech Studio Основатели Брэндон Бек Марк Мэррилл Расположение США: Лос-Анджелес (Калифорния) Отрасль разработка программного обеспечения (МСОК: 6201) Продукция компьютерные игры Число сотрудников 5500 (2022) Подр�...
Delta Gangga, India dan Bangladesh Delta Sungai Gangga (juga disebut Delta Sunderbhan - Delta Benggala) ialah delta sungai di Asia Selatan, khususnya di kawasan Benggala yang terdiri atas kawasan Bangladesh dan negara bagian Benggala Barat, India. Delta Sungai Gangga merupakan delta terbesar di dunia, dan bermuara ke Teluk Benggala. Kawasan ini juga merupakan salah satu daerah tersubur di dunia, sehingga dinamai Delta Hijau. Delta itu, juga dikenal sebagai Delta Gangga-Brahmaputra, membentang...
Theoretical matter within neutron stars Cross-section of neutron star In astrophysics and nuclear physics, nuclear pasta is a theoretical type of degenerate matter that is postulated to exist within the crusts of neutron stars. If it exists, nuclear pasta would be the strongest material in the universe.[1] Between the surface of a neutron star and the quark–gluon plasma at the core, at matter densities of 1014 g/cm3, nuclear attraction and Coulomb repulsion forces are of compar...
English actor Brember WillsBorn15 March 1883Reading, Berkshire, EnglandDied29 September 1948(1948-09-29) (aged 65)Los Angeles, California, United StatesOccupationActorYears active1905–? Brember Wills (1883–1948) was an early 20th Century English theatre and film actor. Early life Willis was born in Reading, in the County of Berkshire, England on 15 March 1883.[citation needed] Career He made his acting debut on the stage in 1905.[citation needed] His acting caree...
This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed.Find sources: Super Chinese Fighter – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (February 2022) (Learn how and when to remove this template message) 1995 video gameSuper Chinese WorldCover art of Super Chinese FighterDeveloper(s)Culture BrainPublisher(s)Culture BrainSeries...
1933 film by Alfred E. Green Baby Facetheatrical release posterDirected byAlfred E. GreenScreenplay byGene MarkeyKathryn ScolaStory byMark Canfield(Darryl F. Zanuck)[1]Produced byWilliam LeBaronRaymond GriffithStarringBarbara StanwyckGeorge BrentCinematographyJames Van TreesEdited byHoward BrethertonProductioncompanyWarner Bros.Distributed byWarner Bros.Release date July 1, 1933 (1933-07-01) (US) Running time76 minutes71 minutes (censored version)[1]CountryU...