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Nature｜AI预测基因启动子序列的有效性和进化

这些酵母中，不同的细胞携带不同的调控 DNA 序列，这些序列被称为启动子，它们位于一小段环状DNA上，位置靠近YFP基因，这使得它们能够驱动YFP的表达。...研究者使用这些数据训练神经网络，以预测不同启动子序列对基因表达的驱动程度。c. 研究者检验了网络的预测能力。...例如，研究者们合成了数千个未用于训练的启动子序列，测定了它们驱动基因表达的能力，发现该神经网络非常准确地预测了每个启动子对基因表达的驱动程度。...另外，研究者们将随机起始序列输入这个神经网络，发现其根据启动子序列预测基因表达的能力，可将这些起始序列转换为预测驱动表达水平处于极端（非常高或非常低）的启动子序列，这项能力经过了十轮计算机模拟的进化。...首先，它只改变了基因序列中的启动子，而启动子只是能够影响基因表达的几种序列之一。它并没有对编码区序列的变异进行研究，编码区突变也可以影响基因表达产物。

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    数据挖掘—UCSC中获取某基因的启动子序列及基因结构剖析

    数据挖掘—UCSC中获取某基因的启动子序列及基因结构剖析关于获取某基因的启动子序列，我之前已经有两篇帖子进行介绍了，见数据挖掘—NCBI中获取某基因序列和转录起始位点MSP甲基化引物设计最近遇到实验室的一个需求...前期我们需要获取JAK1、JAK2基因的启动子序列。这里介绍使用UCSC获取启动子序列的方法，更为方便。...-64,966,549，其启动子序列就为chr1:64966550-64968549在实际操作中，我们常常不仅需要需要知道基因的启动子序列，还需要知道哪边是与TSS更靠近的。...如CHIP-qPCR实验前，使用JASPAR预测转录因子与某基因的启动子结合位点，我们肯定是优先考虑与TSS更靠近的预测结果。正链基因是比较好理解的，肯定是启动子序列中右侧更靠近TSS。...关于这一点，chatgpt尝试向我解释，可能是是UCSC在输出序列时候做了相应的转换。综上，不管是正链基因还是负链基因，UCSC输出的启动子序列都是右侧序列更靠近TSS。

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    数据分析-启动子进化分析

    启动子的重要性​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。...图片可以选取wrky基因进化比较近的物种进行启动子序列的提取。图片在网页上点击每个node可以导出启动子序列，已知基因号和物种信息后，提取主要还是在ensembel网站上进行。...启动子motif分析前面已经得到了多个物种的启动子序列，然后我们选用tbtools的fasta merge进行序列的合并，得到全部的fa文件。...启动子进化树构建进化分析也是选用的常用的MEGA软件进行分析。首先是进行碱基序列的比对，我选用的的muscle的模型进行比对，比对后截去5'端和3'端与其他序列差异较长的碱基，然后输出mega序列。

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    Science | 基于深度学习预测影响基因表达的启动子突变

    罕见病患者中，与临床相关基因对应的启动子变异显著富集，其功能影响亦通过报告基因实验得到验证。据估计，启动子变异占罕见病相关遗传负担的6%。...基因表达的精确调控对人类健康和发育至关重要，而基因组序列如何编码这些复杂的表达程序仍未完全明确。启动子作为转录起始的关键区域，整合多个非编码序列元件的信息，从而在正确的时间和空间背景中激活或抑制基因。...实验证据显示，启动子可以显著增强或抑制基因表达，暗示其变异可能在罕见遗传病和癌症中起重要作用。然而，由于难以区分功能性与中性的非编码变异，临床上对启动子变异的关注有限。...尽管已有多种模型尝试从序列中直接推断调控机制，但准确预测非编码变异的表达效应仍是一大挑战。...结果 PromoterAI模型预测启动子变异对基因表达的影响 研究人员开发了PromoterAI，一种卷积神经网络模型，利用启动子变异周围约20 kb的序列信息，预测其对表达的影响。

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    JASPAR分析转录因子与某基因启动子的结合位点及MUT位点

    如何方便的获取某基因的启动子序列，以及使用JASPAR预测，我已经在之前的帖子中详细记录了数据挖掘—UCSC中获取某基因的启动子序列及基因结构剖析,这里主要介绍下，如何找MUT位点，以及后续验证（MUT...位点可使用chatgpt辅助，但突变后的序列需通过验证即可）1.Itch启动子序列获取UCSC数据库中检索“Itch”（Mouse），将转录起始位点（TSS）前2000bp序列作为启动子序列（根据基因位于...#WT:Itch启动子序列fasta文件，其中小写字母为TSS前2000bp序列，作为启动子区域；大写字母为5‘UTR区域sup/WT_Itch_promoter_5'UTR.fasta'#WT:Itch...启动子序列,可使用snapgene打开，其中标注了结合位点（可忽略）sup/WT_Itch_promoter_5'UTR.dna'#MUT:Itch启动子序列fasta文件，其中小写字母为TSS前2000bp...序列，作为启动子区域；大写字母为5‘UTR区域sup/MUT_Itch_promoter_5'UTR.fasta'#MUT:Itch启动子序列,可使用snapgene打开，其中标注了结合位点（可忽略）sup

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    . | 基于扩散的生成模型用于从头设计启动子

    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。...模型部分 在合成启动子序列的实验设计中使用了三个数据集。...扩散模型的构建主要包含两个阶段：在预定义的前向扩散过程中，高斯噪声逐渐加入到自然启动子序列中，直到完全被噪声取代。接下来的去噪扩散过程中，神经网络被训练以减少噪声并恢复自然启动子序列。...如序列标志所示（见图3），合成启动子中包含-10和-35区域，这意味着扩散模型能部分学习自然启动子的保守序列特征。此外，本工作严格遵守了保守序列的间距条件，结果大约为18个碱基对。...其中45%的GC含量的启动子序列最为常见。

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    EPIVAN | 基于预训练和注意力机制的启动子增强子相互作用预测

    研究背景 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。...为了解决这些问题，作者提出了一个新的深度学习模型，EPIVAN,只需要输入增强子和启动子的基因序列就可以预测增强子和启动子的相互作用。...相比以单细胞系的增强子和启动子基因序列作为训练语料，dna2vec使用更大的学习语料库，因此学习的DNA向量包含更多的序列信息。...总结 在这项工作中，作者提出了一个仅使用增强子和启动子序列就能预测增强子和启动子相互作用的新模型EPIVAN。

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    MSP甲基化引物设计

    为什么引物设计要在启动子区域？...在真核基因中，启动子区域是RNA聚合酶及多种转录因子结合的关键位点，直接决定了基因能否被转录。...2.实际案例2.1 启动子区域获取本次以ESR1基因为例关于如何获取基因的启动子区域，我先前在这篇文章中数据挖掘—NCBI中获取某基因序列和转录起始位点已经详细说明，之前的做法是找到起始密码子，然后把前...2000bp左右的基因组序列作为启动子候选区，这种做法基本上可以覆盖到启动子NCBI中,检索ESR1基因，可以发现其存在多个转录本，一般以NM开头的为主NM_000125.4：NM 开头 → mRNA参考序列.../methprimer/），输入取到的2000 bp启动子序列，查看是否存在 CpG 岛（CpG dinucleotide 高密度区域），优先选择 靠近 TSS 的 CpG 岛作为检测区，因为甲基化通常在

    50910

    Nat. Commun. | 广东省农科院晏石娟团队吴绍文等在黄曲霉毒素合成关键调控因子识别机制研究方面取得新进展

    系统的DNA突变分析显示，ver1启动子的典型倒位序列（5'-CGGTCTCCG-3'）与vbs、norA启动子的变异序列（5'-CGGN₃GCG-3'）均能被有效识别，但直接重复序列（5'-CGGN₃CGG...这种单体化倒位识别模式既保证了对黄曲霉毒素基因簇核心序列的特异性，又允许对启动子变异的适应性。...定量EMSA实验证实，结合位点突变对不同黄曲霉毒素基因启动子的影响差异显著，直接验证了序列适应性机制。...Jensen-Shannon散度分析进一步揭示，C端区域的构象动力学变化具有启动子依赖性，这是AflR实现序列适应性识别的关键机制。...）：柔性末端区域通过瞬时弱相互作用快速扫描黄曲霉毒素基因簇的多个启动子区域； 阶段II（特异性锚定）：结构化锌簇基序精确识别并稳定结合CG核心序列； 阶段III（适应性优化）：无序区域根据不同启动子的序列差异进行构象调整

    22020

    一文教会你查找基因的启动子、UTR、TSS等区域以及预测转录因子结合位点

    ： 启动子（promoter）：与RNA聚合酶结合并能起始mRNA合成的序列。做生信分析时，一般选择上游1 kb，下游 500 nt，也有选上下游各1 kb的。...如果关注核心启动子，可见生信宝典之前发布的Jaspar数据库介绍。获取正链或负链的启动子序列时要注意方向。之前awk的教程中有些提及。...查找基因的启动子区域-NCBI 1. 打开PubMed：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed ? 2....一般认为基因上游2 kb区域为该基因的promoter区域，所以将基因上游2 kb序列调出来： ? 7. 复制上述序列就是基因的启动子序列了。 2. 查找基因的启动子区域-UCSC 1....得到下面的序列信息，开头直到第一个大写字母前面的所有小写字母序列即为该基因的promoter序列，你可以跟NCBI上得到的序列比对一下，看看是不是一样的呢？ ? 3.

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    Nucleic Acids Res.｜华大智造联合复旦大学发布人类基因组轻量级语言模型，整合卷积层以碱基分辨率解释非编码区

    利用ALBERT版本的Transformer架构，通过模型微调可被迁移用于序列标记任务（启动子识别、增强子-启动子相互作用预测、染色质状态预测）和非编码变异优先排序任务。...作者使用[CLS] token作为LOGO预训练模型提取的全局特征，以此代表每个输入序列的聚合表示，后续用于不同的下游序列分类任务。[SEP]标记表示每个输入序列(方法)的结束。...对于启动子识别和增强子-启动子互作预测任务，LOGO学习了人类参考基因组k-mers的上下文语义表示，并实现了启动子预测和增强子-启动子相互作用预测的最先进性能。...(D)使用5-mer标记化的预训练LOGO (LOGO-5-mer)在启动子预测任务中进行微调，并与EPDnew数据库中的启动子序列DeeReCT-PromID进行了评估，包括有TATA-box、没有TATA-box...以及同时包括两者的启动子序列。

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    MIT「神谕」模型登Nature封面！破译DNA的前世今生和未来

    其中，不同的细胞会携带不同的启动子。这些启动子位于一小块环状DNA上靠近YFP基因的地方，作为蛋白质的结合位点，启动子可以控制附近基因的表达。...具体来说，研究人员使用了3000多万个不同的启动子，每个启动子的长度是80个碱基对，并对每个含有这些启动子之一的细胞产生的YFP进行量化。...为了验证其有效性，研究人员合成了数千个未用于训练的启动子序列，并测量了它们驱动基因表达的能力。 结果表明，神经网络非常准确地预测了每个启动子序列驱动基因表达的程度。...此外，研究人员还向该网络提供了随机的起始序列，结果同样证明了，AI从序列中预测基因表达的能力可以用于将这些起始序列转化为极端YFP表达的启动子序列。...其一，研究人员只改变了启动子--只是可能影响基因表达的几种类型的序列中的一种。它没有考虑到周围DNA变化的影响，包括可能影响基因表达的蛋白质编码区的变化。

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    【数字信号处理】序列分类 ( 单边序列和双边序列 | 左边序列 | 右边序列 | 有限序列和无限序列 | 稳定序列和不稳定序列 )

    文章目录 一、单边序列和双边序列 二、有限序列和无限序列 三、稳定序列和不稳定序列 一、单边序列和双边序列 ---- 单边序列 : 序列 x(n) , 如果存在 整数 N_1 或者 N_2..., 使得 x(n) = 0 (n < N_1) 或者 x(n) = 0 (n > N_2) 则称该序列 x(n) 为 单边序列 ; 前者是 右边序列 , 从 N_1 整数开始 左边为 0 ,...有效值都在右边 ; 后者是 左边序列 , 从 N_2 整数开始 右边为 0 , 有效值都在左边 ; 与 " 单边序列 " 相对的是 " 双边序列 " ; 二、有限序列和无限序列 ---- 序列...; 与 优先序列 相对应的是 " 无限序列 " ; 起点 N_0 = 0 的 有限序列 是一个典型序列 ; 如 : x(n) = \{ 1, 3 , 5, 20 \} 上述序列没有写下标 , 则默认从...0 开始 , 上面的序列就是有限序列 ; 三、稳定序列和不稳定序列 ---- 序列 x(n) , 如果是 绝对可求和的 , \sum^\infty_{n=-\infty}|x(n)| < \infty

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    Nature | 对 6.8万个顺式调节元件进行功能测试，高精度预测 cCRE 功能和变异效应

    通过测试两种取向的序列，我们发现启动子具有方向偏倚，并且它们的200个核苷酸核心作为非特定细胞类型‘开开关’，为它们相关的基因提供相似的表达水平。...此外，我们在所有三条细胞系中测试了60,000个序列。 利用这些数据，我们描述了核心启动子区域的活性效应，并训练了可以预测调控和核苷酸变异活性的模型。...第一个先导文库包含HepG2细胞中的9,372个元件，包括：（1）9,172个非启动子重叠的DNase高敏感性峰中心的cCRE；（2）50个阳性控制和50个阴性控制的合成序列（即，具有多个已知转录因子结合位点或没有已知结合位点的序列...除了观察到与先前研究一致的启动子活性链向偏倚27,28之外，我们还广泛地表征了生成这些开关所需的基于序列的信息。...我们的结果与先前报告27,28相似，显示出启动子的方向偏倚和已知提供普遍启动子表达的基序富集，支持了这种想法：将这个32-bp序列添加到我们检测的启动子上可能没有影响我们的发现。

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    原核非已知转录因子结合位点和可能结合的基因预测

    2、分析该转录因子可能作用的基因及信号通路 相对难的是两点 1 转录因子未知 2 原核生物尤其这个物种的数据库很少 ---- 理论基础，转录因子本质是蛋白质，结合在TSS上游的启动子序列（有的在gene...只看一个已知ORF序列的可能的结合位点 4.得到该基因起始位点上游1000个nt序列作为扫描对象 5.得到转录因子结合的DNA的motif,然后用MEME对4中的序列进行扫描预测，得到结合的序列。...6.最后，做了个不靠谱的这个启动子序列以人和小鼠作为训练模型的启动子结合位点预测。...3.反过来试试，去MEME上对可能的靶基因的启动子序列进行扫描，看是否有上述HTH_AraC的结合位点 首先去http://jaspar.genereg.net/matrix/MA0227.1/，下载其...image.png 具体序列为，自己都觉得这种预测可靠性很值得怀疑，还是需要实验验证 TATGGATTTTTCTGCTG 和启动子匹配的结果为，只有一个高分匹配， ?

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