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発生:転写因子の結合の組み合わせから時空間的なシス制御活性を予測する

Nature 462, 7269 doi: 10.1038/nature08531

発生には精密な遺伝子発現パターンの確立が必要であり、そうしたパターンは主に、シス調節モジュールへの転写因子の結合によって制御される。現在は転写因子の占有状態を全ゲノム規模で同定することが可能になっているが、それによる制御の全容を解読することは、いまだ困難な課題である。本研究では新たな手法を用い、in vivoでの転写因子の結合とエンハンサー活性データのみに基づいて時空間的なシス調節活性を予測した。そして、ショウジョウバエ(Drosophila)の中胚葉発生中に、どのようなタイミングとどのような組み合わせで転写因子による占有が起こるかを示すシス制御モジュールについて、高解像度地図を作製した。特徴的な発現を示すシス調節モジュールの結合プロファイルを用いて、サポートベクターマシンを訓練し、5つの時空間的発現パターンを予測した。in vivoでの遺伝子導入レポーター解析から、それらの予測精度が高いことが示され、同様の発現を誘導する転写因子の結合においても、予期しなかった可塑性が明らかになった。このデータ主導型の手法は、転写因子の配列親和性や機能、あるいは発現があらかじめわかっている必要がないため、広い応用が可能である。

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