一、摘要

加深对基因启动子的理解和认知；

学会如何获取已知基因的启动子序列数据；

熟悉不同启动子分析软件的使用及其适用范围；

学会设计启动子克隆引物。

熟悉EPD和TransFac数据库的使用；

学会使用已知的启动子和转录因子TransFac的HMM模型，并能够独立编程，利用该HMM模型来计算鉴别未知启动子

二、材料和方法

1、硬件平台

处理器:Intel(R) Core(TM)i7-4710MQ CPU @ 2.50GHz

安装内存(RAM)：16.0GB

2、系统平台

Windows 8.1、Ubuntu

3、软件平台

【1】Primer-BLAST

【2】Softberry系列工具

【3】Promoter 2.0

【4】BDGP

【5】Cister

【6】NEBcutter

4、数据库资源

NCBI数据库：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/

UCSC数据库：http://genome.ucsc.edu/

5、研究对象

人类谷胱甘肽硫转移酶M1的promoter区域

三、结果

基因启动子序列的获取

选择基因：谷胱甘肽硫转移酶M1(GSTM1)

概况：当携带风险基因型时，对环境毒素和致癌物质的敏感性提高，易发生DNA突变和染色体畸变，患白血病的风险因而显著增加。

首先进入UCSC genome browser 查看GSTM1上游5kb范围内有无其他基因。发现该基因的上游存在同一家族的GSTM2，所以promoter大概只有3kb。

图表 1UCSC genome browser

接下来进入Genbank，搜索GSTM1，查看该基因在基因组中的定位和基因结构。

图表 2查看基因定位和结构

打开该基因的序列信息，获取该基因的启动子序列(包含exon1)

Neural Network Promoter Prediction

进入BDGP: Neural Network Promoter Prediction网站http://www.fruitfly.org/seq_tools/promoter.html，进行启动子预测

图表 3 BDGP: Neural Network Promoter Prediction网站

一共预测出来3个启动子(这个网站预测出来的promoter都是50bp)

图表 4 BDGP预测结果

Promoter 2.0 Prediction

使用Promoter 2.0 Prediction Server http://www.cbs.dtu.dk/services/Promoter/

进行启动子预测，也是一共预测出来3个启动子

图表 5Promoter 2.0预测结果

Softberry预测

TSSW、TSSP、TSSG、FPROM都是softberry提供的启动子预测工具，进入

官网(http://www.softberry.com/)，然后点击service即可，启动子预测工具网址：

http://www.softberry.com/berry.phtml?topic=index&group=programs&subgroup=promoter

TSSW

TSSW具体网址如下(http://www.softberry.com/berry.phtml?topic=tssw&group=programs&subgroup=promoter)，输入序列进行预测即可。TSSW并没有预测出来promoter区域。

图表 6TSSW预测结果

TSSP

TSSP具体网址如下(http://www.softberry.com/berry.phtml?topic=tssp&group=programs&subgroup=promoter)，输入序列进行预测即可。共计预测出来一个promoter区域。

图表 7 TSSW预测结果

TSSG

TSSG具体网址如下(http://www.softberry.com/berry.phtml?topic=tssg&group=programs&subgroup=promoter)，输入序列进行预测即可。TSSG并没有预测出来promoter区域。

图表 8TSSG预测结果

FPROM

FPROM具体网址如下(http://www.softberry.com/berry.phtml?topic=fprom&group=programs&subgroup=promoter)，输入序列进行预测即可。FPROM并没有预测出来promoter区域。

图表 9FPROM预测结果

Cister

Transcription Elements预测平台：Cis-element Cluster Finder

https://zlab.bu.edu/~mfrith/cister.shtml

由于序列只有3kb，默认参数预测出来的转录元件太少，将average distance between clusters参数由默认的3w修改为3k，最有可能的结果还是NF-1

图表 10Cister预测结果

Match

转录因子预测集合网站http://gene-regulation.com/pub/programs.html (需要注册)

具体网址http://gene-regulation.com/cgi-bin/pub/programs