Центральная проблема в области биомедицины, является определение механизмов, которыми регулируется каждого человека ген. Транскрипция является первым шагом в борьбе уровни выражения гена, и он регулируется наборы факторов транскрипции (TFs), которые являются уникальными для каждого гена. Учитывая, что люди кодировать для > 1500 TFs1,2, определить полный набор TFs, которые контролируют выражение каждого гена остается открытым вызовом.
Два типа методов может использоваться для сопоставления TF-ДНК взаимодействий: TF-центре и ДНК центру методы3 (рис. 1A). TF-центру методов TF интереса является зондируемой для привязки геномной ДНК регионов или для определения его специфика связывания ДНК. Эти методы включают в себя иммунопреципитации chromatin (чип) следуют высокопроизводительного секвенирования, microarrays протеина привязки и SELEX4,5,6. В ДНК центру методов последовательность ДНК интереса является зондируемой определить набор TFs, привязанные к последовательности ДНК. Наиболее широко применяемым из таких методов является дрожжи один гибрид анализов (Y1H), в которых взаимодействия между TFs и ДНК регионах тестируются в среде дрожжи ядра с помощью репортер генов7,8,9.
Y1H анализы включают два компонента: «ДНК приманка» (например, промоутеров, усилители, глушители и т.д.) и «TF-добычу,» которые могут проверяться для Репортер ген активации9,10 (рис. 1B). ДНК приманка клонируется вверх по течению два репортера генов (LacZ и HIS3) и оба ДНК bait::reporter конструкции интегрированы в геноме дрожжи для создания chromatinized ДНК приманка штаммов. TF-добычу, закодированные в плазмиды, выражающий TF сливается для активации домена (AD) дрожжей Gal4 TF, вводится в штамм ДНК приманка для ловли TF-ДНК взаимодействия. Если TF-добычу связывает последовательности ДНК приманка, AD, присутствующих в TF-добычу приведет к активации как репортер генов. В результате клетки с позитивного взаимодействия может выбран для роста на пластины не хватает гистидина, а также преодоление конкурентный ингибитор, 3-амино-1,2,4-триазола (3-AT) и визуализируется как синий колоний в присутствии X-Гал. Потому что мощным дрожжи Gal4 объявление используется, Y1H анализов может обнаруживать взаимодействия с участием transcriptional активаторы, а также подавляющего. Кроме того учитывая, что TF-preys выражаются от сильного дрожжи промоутер (ADH1), взаимодействия могут быть обнаружены даже для TFs, которые имеют низкий эндогенного выражение уровней, которые являются сложными для обнаружения на чип11,12.
Наиболее опубликованные протоколы для выполнения Y1H анализы основаны на внесении TF-preys в ДНК приманка штаммов дрожжей путем преобразования пуле TF-добычу библиотек, последующим выбор, колонии комплектации и последовательности для определения взаимодействующих TF, или Преобразование отдельных клонов8,9. Это трудоемкий протоколы, ограничивая число последовательностей ДНК, которые могут быть проверены на исследователь. Недавнее улучшение анализов Y1H, называется расширение Y1H (eY1H), резко возросли скрининга пропускную способность с помощью высокой плотности массив (HDA) Роботизированная платформа для каждого выражения разных мат штаммов дрожжей ДНК приманка с коллекцией штаммов дрожжей TF-добычу10,13 (рис. 1 c). Эти экраны используют 1.536 колонии формат, позволяющий проверить большинство человеческих TFs в составленном, используя только три пластины. Кроме того, учитывая, что TF-ДНК взаимодействия тестируются на основе pairwise, этот подход позволяет для сравнения взаимодействий между ДНК приманок (например, два варианта некодирующей единичных нуклеотидных) и между различными TFs или TF варианты11,12 ,14.
С помощью eY1H анализов, мы разделенное крупнейший человека и Caenorhabditis elegans TF-ДНК, ДНК центру взаимодействия сетей к дата. В частности мы определили 2,230 взаимодействий между 246 человеческого развития усилителей и 283 TFs12. Кроме того мы использовали eY1H анализов для выявления измененных TF привязки 109 единичных нуклеотидных некодирующей варианты, связанные с генетическими заболеваниями, такими как пороки развития, рак и неврологических расстройств. Совсем недавно мы использовали eY1H для разграничения сети, состоящей из 21,714 взаимодействий между 2576 C. elegans генным стимуляторам и 366 TFs11. Эта сеть была инструментальная раскрыть функциональные роли десятки C. elegans TFs.
Протоколы для создания ДНК приманка пятна и оценивать уровни фоновой активности репортер были сообщила других15,16,17. Здесь мы описываем eY1H трубопровода, которые могут использоваться для экран любого человека геномной ДНК региона против массив 1086 человека TFs. После того, как формируется дрожжей штамма ДНК приманки и TF-добычу массив выставляется на соответствующий пластин, весь протокол могут быть выполнены в две недели (Таблица 1). Что еще более важно протокол можно распараллелить так, что один исследователь может одновременно экрана 60 последовательностей ДНК приманки. Чтобы продемонстрировать протокол, мы экранированный промоутеров двух генов цитокинов, CCL15 и IL17F. Кроме того мы показываем результаты от неудачных экранов проиллюстрировать типы проблем, которые могут возникнуть при выполнении eY1H анализов и способы их устранения.