Transcriptional Regulation

1
Transcriptional Regulation

• ??? ?????.
• ???? ????' ??? ??????.
• ???????? ????????? ??????? 2006.

2
????????

• ????? ????? ????? ????? ???????? ????????? ????.
• ????? ?????????? microarray.
• ????? ??? ????? ????? ?????? ???????? ???
• ????? ?????.
• ????? ???????.
• ????? ?????? ?? ????.

3
?? ?? ???? ?

• Genome-Wide Location Analysis
• ????? ?????.
• ????? ????? ?? ??? ?????????? Gal4, Ste12.
• A plethora of sites
• ????? ??? ?? ???? ??????.
• ????? ????.
• ???? ????? ????? ????????.

4
?? ?? ???? ?

• Control of Pancreas and Liver Gene Expression by
  HNF Transcription Factors
• ?????? ?????? ?? ???????? ???? HNF ???? ??????.
• ????? ????????? HNF4a ????? ?? ??? ?????? ??????.

5
?? ?? ???? ?

• Transcriptional Regulatory Code of a Eukaryotic
  Genome
• ????? ???????.
• ????? ???? ?????? ?? ????.
• ?????????? ???????.
• ???? ????? ?????.

6
Genome-Wide Location and Function of DNA Binding
Proteins

• Ren B et al. (2000) Genome-wide location and
  function of DNA binding proteins. Science.
  290(5500)2306-2309.

7
Location Analysis
8
?? ???????
9
????? ??????
10
????? ?? ????? ??????? ??????
11
????? ??????

• ?????? ????? ???????.
• ????? ?????? ????.
• ????? ?????? ???? ??????.

12
Gal4

• ????? ???? ??????? ????????? ?? ??????.
• ??? ???????????? ??????? ???????? ?????.

13
Gal4

• ????? 10 ???? ????? ???? Gal4????? ?????? ????
  ?????? ??????? ??????.
• 7 ???? ??????? ????? ????
• GAL1, GAL2, GAL3, GAL7, GAL10, GAL80, GCY1
• 3 ???? ?????
• MTH1, PCL10, FUR4

14
????? ????? ???? ?-Gal4
15
??? ???????? ?? Gal4

• ???? ???? ????? ?? ?? ???? Gal4.
• ???? ?????? ???? ????? ????, ????? Gal4 ?? ????
  in vivo.
• ????? ???? ???? ???? ??????.
• ???? ???????? ????? ?? ???????? ??????.

16
????? ???????
17
Yeast Mating

• ???? ??? ???? ??????? ???? a ?- a.
• ?? ??? ???? ????? ??? ???? ????? ??? ???????? ??
  ?????????.
• ??? ???? ????????? ?????? ??????? (conjugate)
  ?????? ?? ?????????.
• ??? ???? a ???? ??????? ?? ?? ??? ???? a.

18
Yeast Mating

• ??? ???? ?????????.
• ????? ????? ?????? ???? ????????? ?? ?????? ????.
• ????? ??????? ?????? ?? ?????????.

19
Ste12

• ???? ?????? ??? ??? ????????? ?-mating
  pheromone.
• ???????? ????? ?????? ??????? ????? ?
• ????? ????? ??? ???? G1.
• ???????? ?? ?-200 ????.
• ????? ????? 29 ???? ????????? ?"? a-factor ?????
  ???? Ste12.

20
Ste12

• 11 ?????? ????? ???????? ????? ????????? ??????.
• ?????? ?? ???? ?????? ???????, ??? ????? ????
  ?????????.

21
(No Transcript)
22
Ste12

• ???? ??????? ?-Ste12 ???? ????? ?????? ???????
• ???????? ??? ???? ?????? ???????.
• ????? Ste12 ?? ???? ????????? .
• ???? ?? ????? Ste12.
• ???? ??????? ?-Ste12 ???? ?????? ???????
• ???????? ?????.
• ??????? ?????????? ??????.

23
??????? ?????

• ???? ????? ????? ??? ????? ????? ??????.
• ???? ?????? ?????? ???? ??????.
• ?? ???? ?? ????? ?? ???? ???? (????, ???????
  ????????).
• ????? ????? ???????? ???? ????? ????? ???????
  ????.
• ?? ?? ???? ?????...

24
?? ??? ???? ????? ?

• ???? ?????-?????.
• ???? ?????-RNA.

25
A Plethora of Sites

• Euskirchen G, Snyder M, A plethora of sites,.
  (2004) Nat Genet. 36(4)325-326.

26
???? ?????

• ????? ????? ???? ????? ?? ?????? ????? ???? ????
  ???? ?????????.
• ????? ??? ????? ?????? ?? ????? ???? (6-9 bp).
• ??? ???? ?????? ????? ????? ?"? ???? ???? ????
  ?????? ?-3 ??????? ?????? ?

27
ChIP-chip
28
ChIP-chip

• ?????????? ????? ????? ????.
• ????? ????? ?????? ???? ????? ?? ?????? ?????
  ????? ????.
• ????? NF-?B ?-CREB ????????? 22.
• ????? Sp1, c-Myc ?-p53 ??????????? 21 ?-22.

29
??????

• ???? NF-?B, CREB, c-Myc ?-Sp1 ????? ?????? ??????
  ?? ???? ?????
• ?-12,000 ?? ???????? 21.
• ?-25,000 ?? ???????? 22.
• ???? ????? ??? ???? ??????? ????? ???? ??? ???
  ???? ??????? ???? ????.

30
??????

• ??' ???? ??????? NF-?B ?-CREB ??????? ?????
  ??????? ?????.
• ???? ?? ???? ??????? ???????,Regulatory cascade.

31
????? ????

• ???? ????? ????
• ???? ????? ????? ??????.
• ???? ????.
• 9-27 ????? ?????? ?????? ????? 1 kb ?????? ???.
• ???? NF-?B ?-CREB, ?-25 ?????? ????? 1-10 kb
  ????.

32
????? ????

• 40 ??????? ?????? ???? ?????????.
• ????? ???? ?????? ????? '3 ?? ???.
• ??????? ?? ????? anti-sense.
• ?????? ??????? ??????? ??? '5 ?-'3.

33
??? ????? ????

• ??????? ??? ???? ???????? ?? ??????? ???? ????
  ?????? ????? ????
• ?? ?- 2-35 ????? ?????? ??????? ????? ????
  ?????????.
• ??????? ???? ????? ??? ????? ????? ?? ?????.
• ????? ??? ?????? ???????.

34
??? ????? ????

• ?????? NF-?B ?-CREB ???? ??? ??????? ???? ????
  ??? ????? ?????.
• ????? ?? ???? ?? ?????.
• ???? ?- NF-?B ????? ?? ???????.
• ??????? ???? ?????? ???? ??????????? ???
  ?????????.

35
??????

• ??? ??? ???????? ????? ???? ????? ????.
• ??? ?????? ?? ?? ??? ????? ???????? ????? ?
• ????? ?? ???? ???? ?? ???? ?????.
• ????? ?????? ??????? ?????? ???? ?? ????????????.
• ???? "???" ????????.

36
?????

• ??????? ????? ??????? ?? ???? ????? ???? ???????
  ?? ?????????? ????? in vivo.
• ??? ???? ?
• ????? 1500 ?????? ????? ????.
• ????? ????? ?? 250 ???? ???? ???????.

37
Control of Pancreas and Liver Gene Expression by
HNF Transcription Factors

• Odom T et al. (2004) Control of Pancreas and
  Liver Gene Expression by HNF Transcription
  Factors. Science. 3031378-1381.

38
??? ??????? Islets of Langerhans

• ???? ?????????? ????? ???????? ????????.
• ??? a ???????.
• ??? ß ????????.
• ??? ???? ??????????.
• ??? PP Pancreatic polypeptide .

39
Hepatocytes

• ???? ??????? ?-60-80 ???? ????.
• ?????? ??
• ?????? ???????.
• ???????? ?? ??????.
• ???????? ?? ???????.
• Detoxification ??????????? ????????? ?? ????
  ??????????.

40
?????? ?????? ???????

• HNF1a, HNF6, HNF4a
• ???? ?????? ????? ???????????.
• ????? ?????? ???????? ???? ????.
• ?????? ?????? ??? ?????? ????? ???? ??????.
• ??????? ?-HNF1a ??-HNF4a ?????? ??????.

41
Genome-Wide Location Analysis

• Microarray ????? 13,000 ????.
• ???? ?? ?? ?????? ???????
• 700 bp upstream.
• 200 bp downstream.

42
??????
43
??????

• HNF4a ????
• 12 ?????? ????? ?- Hepatocytes.
• 11 ?????? ????? ?- Pancreatic Islets .

44
????? ?????? ???????

• ???? ??' ??????? ????-?????? ?"? ????? ?? ??????
  ???????.
• ????? ??????? ??????
• ???????? ????? ?? ???????.
• ????? ??????? ?? ?-microarray.

45
????? ?????? ???????

• ????? ?-2 ??????? ?????.
• ????? ???????? ????????.
• ?????? ?????? ?????? ??????.
• ????? ???????? ???? ??????? ?????.
• ????? HNF4a ???? ???? ?????? ???????.

46
????? ????? ?-RNA Polymerase II

• ???? ????? ??????? ?-RNA Polymerase II
• 42 ?????? ?-HNF4a ?- Hepatocytes.
• 43 ?????? ?-HNF4a ?- Pancreatic Islets.

47
????? ????? ?-RNA Polymerase II

• ????? ??? ?? HNF4a ???? ????? ?????? ????????
  ????? ???? ß.

48
????? ???????
????? ?????? ????? ??????.
49
Transcriptional Regulatory Code of a Eukaryotic
Genome

• Harbison CT et al. (2004) Transcriptional
  regulatory code of a eukaryotic genome. Nature.
  43199-104.

50
????? ?????? ??????

• ??????? ????????
• ????? ????? ???-????????? ?????? ????? ????.
• Genome-Wide Location Analysis
• ???? ???? ?????? ?? 203 ?????? ????? ????? ?????.
• 84 ??? ????? ??? ????? ??????.
• ????? ??????? ???? ????? ????.
• ??? ????.

51
????? ?? ??????
52
????? ?? ??????

• ????? ??? ?? ???? ????????? ?? ????.
• ????? ????? ?????? ??????????? ??????? ??????
  ???????.
• ???? ????? ?????? ????????.
• ????? ???? ?????? ?? ????????.

53
????? ???????

• ?? ?????? ?????? ???? ?? 6 ?????? ?????? ???????.
• ????? ??????? ????? ?????? ????????? ?? ??? ?????
  ?????????.

54
????? ???????

• ???? ????? ?? ?? ?????? ?????? ???????? ???????.
• ???? ????? ???? ??? ????? ?? ????
• ???? ????? ???????
• .Transfac, YPD, SCPD
• ??????? ????????.

55
??????? ???????? ???????
56
Transcriptional Regulatory Code

• ???? ????? ?? ???? ????? ?? ???? ????.
• ????? ???? ??????? ????? ??? ???? ???? ?????.
• ?????? ??? ???????? ?????.

57
Transcriptional Regulatory Code
58
Transcriptional Regulatory Code

• ????? ?????? ????? ????
• ???? ??????? ???? ????? ????, ????? ????? ??
  ????? ????? ????? ????? ????.
• ???? ??????? ???? ????? ???? ?????? ????? ????
  ????? ?? ????, ???? ?? ????? ??? ???? ??????
  ??????.

59
????? ?????? ????

• ?? ?????? ???????? ???? ????????? ???????.

60
????? ?????? ????

• ?? ?????? ?????? ?????? ??? ??' ???? ???.

61
????? ?????? ????

• ????? ?????? ????? ??? ?????? ?????? in vivo.

62
????? ?????? ????

• ?? ???? ?? ???' ??????? ?????.
• ????? ???????? ?????? ?
• ?????? ???????????.
• ????? ???????? in vivo.

63
??????? ???? ??????

• ???? ?????? ???? ??????? ????? ?????.
• ????? ????? ????? ??? ?- 100 bp ????? ??????.
• ????? ?? ???? ??????? ?? ??? ??????????? ?????
  ???????? ???????????.

64
??????? ???? ??????

• 74 ??????? ????? ?-100-500 bp ????? ??????.
• ???? ??????? ?????? ??? ???????????? ?? 53
  ???????.

74
65
??????? ???? ??????

• ???? ????? ?-500 bp ??????? ???? ????
  ????????? ??? ???????????? ?????.

74
66
??????? ???? ??????

• ?????
• ?????? ????? ???? ?????? ????? ????
  ?-Transcription Start Site.
• ?? ????? ???????? ????? ?? ???? ??????.

74
67
?????????? ???????

• ???? ?? ??????? ???? ????? ????? ?? ???? ??????.
• ?????? ?? ?????? ???? ?? ???? ???????.
• ????? 4 ???? ??????????.

68
Single Regulator

• ???????? ???? ???? ????? ?????? ????.
• ???? ??????????? ?????? ?????.

69
Single Regulator

• ???? ???????? ???????? ????????? ??????
• ???????? ?? ?????? ?????.
• ???????? ?? ???????????.
• ????? ?????????.
• ?????.

70
Repetitive Motifs

• ???????? ???? ????? ?? ??? ????? ?????.

71
Repetitive Motifs

• ?????? ?????? ?????? ????? ?? ?????? Dal80.
• ?????? ?????? ????? ???? ?????? ??????? ?????
  (???? ???? ??? HIS4).
• ??????? ??????? ????? ????? ?????? ?????? ??????.

72
Multiple Regulators

• ???????? ???? ???? ????? ?? ??' ???????.

• ???? ???? ??????? ??????? ??????? ???' ???????
  ????????.
• ????? ??????? ????? ???? ????? ?????? ??????.

73
Co-occurring Regulators

• ????? ?? ??????? ??????? ????? ??????? ???????
  ????? ?????.

• ????? ???? ??????? ????? ????? ??
• ??? ???? ??? 2 ????????.
• ????? ???????? ???? ???? ??' ????.

74
???? ????? ?????

• ???? ??' ?????? Location Analysis ??? ???? ?????
  ?????
• Rich media.
• Amino acid starvation.
• Filamentation inducing ??????? ??????.
• Mating Inducing ??????? ????? ????.
• Galactose medium.
• Elevated temperature.

75
???? ????? ?????

• ??????? ?????? ?????? ???????
• ??????? ?????? ?????? ??.
• ???? ???? ????? ???? ???????? ?????? ??.
• ???? ???????? ????? ?????? ?????? ???? ?? ????
  ????? ??? ????? ?????.
• ????? 4 ????? ???? ????? ?????.

76
Condition Invariant

• ??????? ?????? ????? ????? ????? ??? ???? ?????
  ?????.

77
Leu3

• ???? ???? ???????? ?????????? ?????? ?????.
• ????? Leu3 in vivo ????? ?? ???? ????? ????
  ????????? ?????.
• ???? ????? ????? ???? ????? ?? Leu3 ???????
  ?????????.

78
Leu3

• ??? ??????? ?????? Zinc cluster ?????? ??????
  ?????? ??????? ????.
• ??? ?????, ???????? ?? ??????? ?? ??????? ??????
  ?? ????? ??????? ?????? ???? ?????? ?-DNA.

79
Condition Enabled

• ????? ????? ??????? ??? ????? ??? ??????? ?????
  ???? ????? ???' ?? ?? ?????.

80
Msn2

• ???? ??????? Msn2 ???? ??????????.
• ???? ?? stress, Msn2 ???? ?????????? ??????
  ?????? ?????? ??.
• ?????? ???????? ???? ?????? ??????? ?"? nuclear
  exclusion ?? ??????? ????.

81
Condition Expanded

• ???????? ?????? ?????? ?????? ?? ????? ??? ????
  ???? ???????.
• ??? ????? ?????, ????? ???? ?????? ??????.

82
Gcn4

• ????? ???? ???????? ?????????? ?????? ?????.
• ???? Gcn4 ??? ????? ?? 6 ???? ??? ???? ?????
  ????? ???????????.
• ???? ?? Gcn4 ???? ?????? ????? ?? ???? ?????.

83
Gcn4

• ?????? ??????? ??????? ???? ?????? ?? Gcn4
  ??????? ???? ???? ????????? ??? ??????? ???????
  ??????? ???? ??????.

84
Condition Altered

• ???????? ??????? ?? ???? ?? ???? ????? ??? ????
  ????? ?????.

85
Ste12

• ????????? ?? Ste12 ??????? ?????? ?????
  ???????????? ?? ??????? ?????.
• ????? ???, ????? ???? ???????? ?- filamentous
  growth.
• ?????? ???, Ste12 ???? ????? ??????????? ??? ??
  ?????? Tec1 ?? ?-DNA.

86
Condition Altered

• ????????? ?? ??????? ????? ??????
• ??????????? ?? ??????? ??????.
• ????? (???? ????) ?????? ??????.

87
?????

• ?????? ?? ????? ?????? ?????? ?????????? ???????
  ?????.
• ?"? ????? ?????? ??????? ??? ????? ?????, ????
  ???? ?? ????????? ?????? ????? ?????.
• ??? ????? ????? ????? ?????? ???????.

88
?????? ?????

• ??' ???????? ?????? ????? ?????? ???
• ????? ???? ?????? ????.
• ?????? ????? 203 ?????? ????? ??? ??' ????? ??
  ???? ?????.
• ???? ????? ??????? ??? ??? ????? ??????.
• ??? ???????? ????? ???? ??? (a ?? a, ???????? ??
  ?????????) ?
• ????? ????? ?????? ?????? ????.

89
?????? ?????

• ????? ??????.
• ????? ?????? ?? ????? ?????? ???? ???? ?????
  ????? ??? ???? ????? ?????.
• ??? ??????? ??????? ????? ?? ????? ?????? ???????
  ?? ????? ?
• ?????????? ???????? ???????.
• ????? ?????????? ?????????? ?? ?????? ??????
  ??????? ?????.

90
???? ??? !