今天为大家介绍的是来自华南理工大学崔巍团队的一篇论文。计算机辅助的启动子设计是合成启动子工程中的一大发展趋势。各种深度学习模型已被用来评估或筛选合成启动子，但关于从头设计启动子的研究还很少。为了探索生成模型在启动子设计中的潜力，作者在大肠杆菌中建立了一个基于扩散的生成模型。该模型完全由序列数据驱动，能够研究自然启动子的基本特征，从而生成在结构和组分上与自然启动子相似的合成启动子。作者还改进了FID指标的计算方法，使用卷积层来提取启动子序列的特征矩阵。得到的合成启动子的FID为1.37，这意味着合成启动子的分布与自然启动子类似。作者的工作为从头设计启动子提供了一种新的方法，这表明一个完全数据驱动的生成模型对于启动子设计是可行的。
启动子是RNA 聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA 序列，它含有RNA 聚合酶特异性结合和转录起始所需的保守序列，多数位于结构基因转录起始点的上游,启动子本身不被转录。但有一些启动子(如tRNA启动子)位于转录起始点的下游,这些DNA序列可以被转录。启动子的特性最初是通过能增加或降低基因转录速率的突变而鉴定的。启动子一般位于转录起始位点的上游。启动子位于结构基因5'端上游的DNA序列，能活化RNA聚合酶，使之与模板DNA准确的结合并具有转录起始的特异性。启动子本身并不控制基因活动，而是通过与称为转录(transcription)因子的这种蛋白质(proteins)结合而控制基因活动的。转录因子就像一面"旗子"，指挥着酶(enzymes)(RNA聚合酶polymerases) 的活动。
2022 年 3 月 9 日，Nature发表评论，对同期文章 AI predicts the effectiveness and evolution of gene promoter sequences 进行了简要介绍。
RNA聚合酶可能随机地结合到DNA的某个位点上，然后快速地与其他DNA序列进行交换，直到发现一个启动子序列。
启动子Promoter是位于基因5'端上游的DNA序列，调控基因表达。作用方式是通过与转录因子结合。关于启动子更详细的简文请看查找一个基因的启动子序列
目的： 1、分析该转录因子结合位点。 2、分析该转录因子可能作用的基因及信号通路
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近些年来，过去被视作冗余垃圾的Noncoding RNAs被发现在基因表达调控中发挥了重要作用
20220519_提取基因5'UTR与3'UTR与启动子序列的方法 01 打开UCSC genome browser网站 https://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgTabl
对于三种真核生物RNA聚合酶来说，RNA聚合酶Ⅰ转录rDNA，与细胞的大部分RNA聚合酶活动有关；RNA聚合酶Ⅱ把结构基因转录成mRNA，并有着多样性最丰富的产物；而RNA聚合酶Ⅲ则转录小RNA。这些酶结构相似，都是由两个大亚基和许多小亚基组成，有些亚基在三种酶中都存在。
---- 新智元报道 编辑：好困 拉燕 【新智元导读】一个模型即可破译非编码DNA的进化历史和未来？ 今天，机器学习再次登上Nature的封面！ 这次，来自麻省理工学院和英属哥伦比亚大学等机构的研究人员构建了一个深度学习神经网络模型——「神谕」。 利用数亿次实验观测结果进行训练之后，「神谕」可以预测酵母中的非编码DNA序列的突变会如何影响基因表达。 论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04506-6#Abs1 此外，研究人员还提出了一种
合成生物学研究本着师法自然、改造自然及超越自然的理念，其核心是通过人工方式将基因元件优化改造和重新组合，以得到满足需要的人工生物系统。获取性能优异的生物元件是构建和控制人工生物系统的基础。
T7噬菌体家族的RNA聚合酶由单条肽链构成，它具有识别噬菌体的启动子序列的能力，并执行多亚基RNA聚合酶中的多重活性。
Integrating convolution and self-attention improves language model of human genome for interpreting non-coding regions at base-resolution
NGS基础 - GTF/GFF文件格式解读和转换这篇文章有读者留言想要提取外显子，内含子，启动子，基因体，非编码区，编码区，TSS上游1500,TSS下游500的序列。下面我们就来示范如何提取这些序列。
增强子是一段５０-１５００ｂｐ的ＤＮＡ序列，它能够提高特定基因的转录活性，能大大增强启动子的活性。启动子是转录起始位点上游与RNA聚合酶结合的一段DNA序列，能使RNA聚合酶与模板DNA准确的结合并具有转录起始的特异性。增强子和启动子的相互作用关键影响了基因的表达调控，和人类疾病的发生密切相关。因此研究某个增强子是否会和某个启动子发生反应具有重大的意义。用生物实验的手段进行增强子和启动子的相互作用研究需要耗费大量的人力、时间和资金。随着高通量测序技术发展，为研究人员提供了大量的数据，用计算的方式深入研究增强子和启动子的相互作用成为可能。
增强子是真核生物基因组中的一段长度在几十到几千bp之间的DNA序列，可以显著提高靶标基因的转录活性，属于顺式作用元件的一种。
大家好，今天和大家分享的是2020年3月发表在Journal for ImmunoTherapy of Cancer（IF=9.913）上的一篇文章：“LAG3 (LAG-3, CD223) DNA methylation correlates with LAG3 expression by tumor and immune cells, immune cell infiltration, and overall survival in clear cell renal cell carcinoma”，作者利用TCGA数据库的肾透明细胞癌（KIRC）数据进行分析，发现了编码免疫抑制分子LAG-3的基因的甲基化修饰与该基因在肿瘤和免疫细胞中的表达、免疫浸润以及总生存期的联系，并进一步在来自波恩大学附属医院（UHB）的KIRC样本中证实了这种联系，这一发现有望给LAG-3抗体疗法的临床试验提供参考。
研究转录因子调控的靶基因有两种常用的手段，第一种就是利用chip-seq等方式，研究特定转录因子在基因组的结合位置，从而判断其调控的基因，因为有实验证据的支持，所以这种方式得到的调控基因会更加可信，存在的问题就是peak calling时的假阳性率问题。
通观2021年国自然基金项目指南，其中研究主题涉及基因表达调控的热点就有8个，其中表观遗传学、转录因子、以及组蛋白修饰等受到越来越多人的关注。
小编最近在统计基因组内每个基因的外显子长度，原以为非常简单，直接查找外显子的位置计算就可以，但写脚本的时候才发现非常麻烦。因为基因组中很多外显子区域是重合的，粗暴的将每个外显子的长度加在一起是不对的，这时我们可以使用R包"GenomicFeatures "去除外显子重叠的部分，优雅的统计每个基因的外显子长度。
最初实验验证过的环状RNA都是只由exon反向剪切构成的，定义为exonic circRNA, 在本文中，科学家发现了一种新的环状RNA,在该环状RNA中除了外显子外，还保留了内含子序列，可以称之为exon-intron circRNAs, 简称ElciRNAs。这类环状RNA存在于细胞核内，可以与U1 snRNP这种RNA结合，正向调控父本基因的转录过程。
基因表达调控 基因调控是现代分子生物学研究的中心课题之一。因为要了解动植物生长发育规律、形态结构特征及生物学功能，就必须搞清楚基因表达在时间和空间上的调控机制，掌握了它，就等于掌握了一把揭示生物学奥秘的钥匙。 基因表达是一个多阶段进程（multi-level process）。DNA（脱氧核糖核酸）在转录为RNA（核糖核酸）后，RNA需要经过一系列转录后调控（post-transcriptional regulation）而被翻译为功能蛋白。先前来自多家实验室的研究结果清晰地显示，RNA转录水平至多能够解释
本文介绍Žiga Avsec教授团队与Calico的团队共同发表在NATURE MATHOD的工作：作者开发了一种基于Transformers的神经网络架构Enformer，这个深度学习架构能够整合来自基因组中远程交互（高达100 kb远）的信息，大大提高了从 DNA 序列预测基因表达的准确性。由于Enformer在预测变异对基因表达的影响方面较之前的模型来说更为准确，所以可以用于解释来自全基因组关联研究的疾病相关变异。此外，Enformer还学会了从DNA序列直接预测增强子-启动子的相互作用，比起先前直接输入实验数据预测结果的方法有了长足的进步。该模型能促进对基因调控结构的理解，并促进诊断遗传起源疾病的工具的开发。
被称为20世纪人类三大科学计划之一的人类基因组计划拉开了深度解析生命奥秘的序幕。由于生命过程的多维度、高动态特点，传统实验研究手段难以系统精准地破解基因密码的底层共性规律。当前，以大模型为核心的人工智能技术在计算机视觉和自然语言处理等领域引发了新一轮科技革命，已展示出对复杂数据和知识的深入理解能力，运用人工智能强大能力实现基因组学的数据表征与知识发现，必将在生命科学研究领域带来革命性突破。
今天给大家介绍2019年11月发表在Nature Genetics的论文“Activity-by-contact model of enhancer-promoter regulation from thousands of CRISPR perturbations”，该工作由剑桥大学-哈佛大学-麻省理工学院联合研究所的Fulco团队联合完成。本研究提出一种新的实验方法CRISPRi-FlowFISH用于量化增强子对基因的影响，并提出一个名为ABC（Activity-by-contact model）的模型用于预测增强子-基因之间的相互作用。
对于转录因子而言，我们最想知道的信息就是其对应的靶基因。转录因子相关数据库非常的多，有些数据库直接提供了靶基因的信息，比如TRANSFAC, 有些数据库只提供了motif的信息，比如JASPAR, 我们只能通过软件预测在基因的启动子序列上是否有对应的motif, 从而识别转录因子的靶基因。
启动子的共有序列通常包括起始点处的一个嘌呤碱基，以-10区为中心的、邻近TATAAT的六联体序列，以及以-35区为中心的、类似于TTGACA的另一个六联体序列。
之前介绍很多基于序列分析的数据库的时候，都会提到FASTA序列。之后也会遇到很多基于序列分析的数据库。所以今天就把基因序列的格式单独拎出来说一下。
内部启动子有一个位于转录单位之内的共有短序列，并使转录起始发生在其上游一定距离的固定位置上。
细菌中的转录和翻译以偶联的转录/翻译形式同时进行，因为在mRNA的合成尚未结束时，核糖体就已经开始翻译了。
每个人的时间精力有限，必须优先阅读相关文献，开设这个栏目也是希望为大家推荐高质量的单细胞相关文献。如果大家对单细胞转录组感兴趣可以关注一下，哪怕每天只学一点点，积土成山，积水成渊。
r蛋白操纵子的翻译是由此操纵子的表达产物来控制的，该产物可与多顺反子mRNA上某个位点结合。
在 EMBL Clustal Omega 比对结果的 Result Summary 标签下有Jalview按钮。这个按钮可以快速启动 Jalview，但这里启动的在线版本功能不完整。完全版的 jalview 可以从 Jalview 官网（http://www.jalview.org）在线启动，或者下载安装到本地。
从调控连接到调控环境 到目前为止，我们的关注点在于单个的增强子-启动子关系，但在基因组中，许多基因有多个同时活跃的增强子和附近的启动子，它们可以彼此合作或竞争。此外，什么构成了一个单独的增强子而不是更大增强子的一部分？虽然短序列（甚至小于200bp）可以表现出报告基因活性，与增强子相关的组蛋白标记可以延伸1kb或更长。同样，如上所述，启动子包含核心启动子和类似UAS的近端调控序列。进一步放大观察，这些增强子和启动子在更广阔的基因组环境中发挥功能，具有在核层、核仁或核斑点的3D定位。 交互模式的多样性 解读这种复杂性的一个常用操作框架是上位性。上位性被定义为偏离独立性的零期望，即，扰动一个增强子应该具有相同的效果，无论是是否存在其他顺式调控元素。当一对增强子中只有一个的丧失对转录输出影响很小时，就会发生冗余，因为每个增强子都能提供大部分的转录输出，而它们的联合丧失会大幅度降低转录。相反，当所有这样的增强子都需要达到全量输出，而每个单独的增强子自身的活动力显著下降时，就会发生协同作用。然而，上位性的操作定义存在歧义——期望应是加性还是乘性？在什么尺度上（例如，等位基因特异表达vs总表达）？这个定义也专注于一个单一的细胞环境——但同一对发育增强子可能在不同的细胞类型中以不同的方式互动（图3）。
染色质重塑复合体本身不存在针对任何特殊靶位点的专一性，而必须由转录装置的一种成分招募。
通俗来说，“垃圾DNA”是指DNA中不编码蛋白质序列的片段。随着研究深入，科学家们逐步认识到“垃圾DNA”的命名过于草率了，编码蛋白质并不是DNA的全部意义。其中，增强子作为“垃圾DNA”的一员，是基因表达调控的重要开关。7月23日，普林斯顿大学的研究人员在著名学术期刊《Nature Genetics》发表的研究论文表示他们利用新开发的活细胞成像技术成功实时记录了增强子对基因的开关作用！至此，科学家们终于握有可以准确解释“垃圾DNA”功能的实时、完整的动态资料！
增强子能激活离它最近的启动子，并能在启动子的上游或下游相距任何长度的位置上起作用。
DNA甲基化是一个生物过程，它会在在DNA分子中引入甲基化基团，但是甲基化并不会改变序列本身，而会改变DNA片段的活性。
在真核生物中，基因的编码序列在DNA链上是不连续的，被非编码序列隔开。这些基因，只有在转录因子结合到其特定的DNA序列上后，基因才开始表达。那么，我们要了解的是，什么是转录因子？什么又是转录因子结合的的特定的DNA序列（转录因子结合位点）？
转录因子(Transcription Factors，TFs)，是指能够以特定序列与基因专一性结合，从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达的蛋白质分子。转录因子通过识别特定的DNA序列来控制染色质和转录，以形成指导基因组表达的复杂系统。许多转录因子充当着主调节因子和选择基因的角色，控制着细胞类型的决定、发育模式和特定途径控制(如免疫反应)的过程。
RNA聚合酶Ⅱ启动子有一个位于起始点的保守短序列Py2CAPy5（起始子Inr）。
术语 cis 源自拉丁语词根“cis”，意思是“同一侧”。相比之下，“trans”一词来自拉丁语词根“trans”，意思是“对面”。在分子生物学中，顺式调控元件是指染色体 DNA 中调节同一染色体上基因转录或表达的区域。反式作用因子是指与基因的顺式作用元件结合以控制其表达的可溶性蛋白质。然而，可溶性反式作用蛋白可以驻留在任何染色体上，通常位于与其调节位置不同的染色体上。
2021 05/14基因日签 突变可增强或降低启动子效率 .壹. 关键概念 降低启动子效率的下调突变通常减少了共有序列之间的一致性，而上调突变恰巧相反。 .贰. 关键概念 在-35序列的突变通常影响到与RNA聚合酶的初始结合。 .叁. 关键概念 在-10序列的突变通常影响到将闭合复合体转变为开放复合体的结合或解链反应。 文字及图片信息均来源于Genes X（中文版），如有侵权请联系删除。 THE END
2021 11/19基因日签 弱启动子需要cⅡ蛋白的协助 .壹. 关键概念 PRE在-10区和-35区有非典型的序列。 .贰. 关键概念 只有在cⅡ蛋白存在下，RNA聚合酶才结合PRE这个启动子。 .叁. 关键概念 cⅡ蛋白结合-35区附近的序列。 文字及图片信息均来源于Genes X（中文版），如有侵权请联系删除。 THE END
2022年10月，由美国杜克大学与青岛华大基因研究院联合发起的一项海胆胚胎与幼虫的遗传发育研究，通过基因组学和单细胞转录组学等多组学联合分析的方式，展示了两种海胆之间高度差异化的早期生活史，揭示海胆胚胎形成模式的早期事件发生对进化造成的影响，以及发现自然选择可以在大范围内迅速重塑发育过程中的基因表达。研究成果发表于《自然·生态与进化》（Nature Ecology & Evolution）。
Sequential regulatory activity prediction across chromosomes with convolutional neural networks 基于卷积神经网络的染色体序列调控活动预测
以往的大规模测序项目已经确定了许多公认的癌症基因，但大部分工作都集中在蛋白质编码基因的突变和拷贝数改变上，主要使用全外显子组测序和单核苷酸多态性阵列数据。全基因组测序使系统地调查非编码区域的潜在driver事件成为可能，包括单核苷酸变异（SNVs），小的插入和缺失（indels）和更大的结构变异。全基因组测序能够精确定位结构变异断点（breakpoints）和不同基因组位点之间的连接（ juxtapositions并置）。虽然以前的小规模样本的全基因组测序分析已经揭示了候选的非编码调控driver事件，但这些事件的频率和功能含义仍然缺乏研究。
TCGA合作致力于将数据快速分发到研究领域。研究结果可评价其在预防、早期诊断、预后和靶向治疗中的应用价值。
今天跟大家分享的是2020年2月发表在Nature（IF：43.07）杂志上的一篇文章“Genomic basis for RNA alterations in cancer”.在文章中研究者们提出了一个跨越27种不同的肿瘤类型的全面的RNA水平变化目录，在基因组背景下，这种RNA改变为鉴定与癌症相关的功能基因和机制提供了丰富的资源。
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