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DAP-seq新技术助力转录因子研究

更新时间:2024-03-06   点击次数:2900次

一、DAP-Seq(DNA亲和纯化测序)技术问世


2016年5月,来自美国Salk研究所的科学家们在Cell期刊发表题为“Cistrome and Epicistrome Features Shape the Regulatory DNA Landscape"的文章(IF=28.71)。该研究开发了一项新技术:DAP-Seq(DNA亲和纯化测序),用于快速绘制转录因子调控靶向DNA区域的图谱:顺反组(cistrome)的蛋白质结合区域的景观图。构建完整的顺反组和表观组图谱(epicistrome maps)是阐明生长发育、行为和疾病复杂转录调控网络的重要方法。DAP-seq大大扩展了科学家们收集的关于转录因子及它们结合位点的信息。


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DAP-Seq将蛋白质体外表达技术与高通量测序技术相结合,不需要针对每个转录因子制备特异性抗体,所以DAP-Seq具有快速、高通量、节约时间成本等显著优势,比Chip-seq更易于扩展;DAP-Seq方法可用于所有的植物,这为科学家提供了一扇窗口,了解调控序列中的遗传或表观遗传变异影响它们性状的机制。

本研究为了检验DAP-Seq技术,科学家们快速绘制出了529种转录因子结合拟南芥基因组的位点。鉴别出了270万个结合位点。随后采用包含或不包含胞嘧啶甲基化的DNA重复了这些实验。该文测试的大约四分之三的转录因子结合模式发生了改变。这使得科学家们能够揭示出如果不除去甲基化,或许会漏掉的结合位点。采用这些方法,可以看到只在一部分细胞或组织中活化的结合位点。该研究不仅阐明了调控蛋白改变基因表达的机制,还揭示了表观遗传甲基化标记在这种调控中所起的作用。

Figure 1. Genome-wide Discovery by DAP-Seq


二、DAP-Seq(DNA亲和纯化测序)技术完善


2017年 8月,同样是 Salk研究所的科学家们,在Nature Protocols期刊发表题为“Mapping genome-wide transcription factor 结合位点 using DAP-seq"的文章(IF=12.423)。详细叙述了运用DAP-Seq(DNA亲和纯化测序)技术对全基因组转录因子结合位点的检测实验和整体流程。一个有分子生物学经验的研究人员遵循这个方案,每周可处理多达400个样本。


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研究材料:5 μg genomic DNA,本文作者已采用DAP-seq技术,成功对拟南芥、玉米15号和人类(未发表)转录因子进行了检测

研究方法:DAP-seq

Figure 2. DAP-seq protocol overview


Figure 3. 拟南芥转录因子  TGA5 (AT5G06960) DAP-seq DNA 文库检测实验


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客户已发表的文章:


2024年1月25日,南京农业大学白菜系统生物学实验室在Plant Physiology (IF=7.4)期刊发表了题为“ETHYLENE RESPONSE FACTOR 070 inhibits flowering in Pak-choi by indirectly impairing BcLEAFY expression"的研究成果。该文借助DAP-seq技术解析了乙烯响应因子BcERF070抑制不结球白菜开花的分子机制。


2023年11月29日,西北农林科技大学苹果抗逆与品质改良创新团队李明军课题组在The Plant Cell在线发表了题为“The transcription factor MdBPC2 alters apple growth and promotes dwarfing by regulating auxin biosynthesis"的研究论文。该研究使用了DNA亲和纯化测序(DAP-seq)技术鉴定了BBR/BPC家族的MdBPC2转录因子的结合基序和靶基因,揭示了该转录因子,通过H3K27me3修饰调控苹果生长素生物合成,从而协调苹果的生长和植株结构的新机制。


2023年11月22日,浙江大学张波教授课题组研究成果,发表在Plant Physiology期刊上(影响因子7.4),文章题目为Transcription factor PpNAC1 and DNA demethylase PpDML1 synergistically regulate peach fruit ripening。该研究使用了DNA亲和纯化测序(DAP-seq)技术鉴定了PpNAC1转录因子的结合基序和靶基因。研究发现转录因子PpNAC1和DNA去甲基酶PpDML1协同调节桃果实中乙烯合成、果肉软化和风味形成的分子机制。


2023年7月11日,郑州大学与中棉所棉花生物学国家重点实验室的研究成果发表在New Phytologist(IF=9.4,Q1区)期刊上,题目为“GhRCD1 regulates cotton somatic embryogenesis by modulating the GhMYC3-GhMYB44-GhLBD18 transcriptional cascade"。该研究使用DNA亲和纯化测序(DAP-seq)技术鉴定了陆地棉GhMYC3的结合基序和靶基因。揭示了GhRCD1-GhMYC3-GhMYB44-GhLBD18转录级联调控棉花SE的分子机制,为细胞全能性以及棉花基因工程研究提供了新思路。


2023年6月16日,济南大学生物科技与技术学院李慧教授团队的研究成果,发表在植物学领域的TOP期刊Plant, Cell & Environment(IF=7.947),文章题目为“ZmEREB57 regulates OPDA synthesis and enhances salt stress tolerance through two distinct signalling pathways in Zea mays"。该研究使用DNA亲和纯化测序(DAP-seq)技术鉴定了玉米中一个AP2/ERF转录因子的结合基序以及靶基因。揭示了ZmEREB57通过两个不同的信号途径调控玉米OPDA合成增强耐盐性的分子机制,为耐盐性植物新品种的培育提供了重要的遗传资源。


2023年6月4日,青岛农业大学草业学院宋辉教授课题组的研究成果,发表在Oil Crop Science期刊上,文章题目为Identification of the target genes of AhTWRKY24 and AhTWRKY106 transcription factors reveals their regulatory network in Arachis hypogaea cv. Tifrunner using DAP-seq。该研究使用DNA亲和纯化测序(DAP-seq)技术鉴定了AhTWRKY24和AhTWRKY106的结合基序以及下游基因。并结合RNA-seq数据揭示了AhTWRKY24和AhTWRKY106转录因子可以调控参与干旱胁迫响应的下游基因。


2023年5月29日,北京林业大学生物学院林木分子育种团队的研究成果,发表在期刊Plant Physiology(IF=8.005),文章题目为“Allelic variation in transcription factor PtoWRKY68 contributes to drought tolerance in Populus"。该研究使用DNA亲和纯化测序(DAP-seq) 技术鉴定了毛白杨转录因子PtoWRKY68的结合基序以及靶基因。揭示了PtoWRKY68基因等位变异通过调控ABA信号通路响应干旱胁迫的分子机制,为利用分子育种策略开发耐旱树木新品种奠定了遗传基础。


2023年5月22日,河北农业大学与西北农林科技大学的联合研究成果,在线发表在Horticultural Plant Journal 期刊(Q1区,IF=5.7),文章题目为“Overexpression of the transcription factor MdWRKY115 improves drought and osmotic stress tolerance by directly binding to the MdRD22 promoter in apple"。该研究使用DNA亲和纯化测序(DAP-seq)技术鉴定了苹果转录因子MdWRKY115的结合基序和靶基因。揭示了MdWRKY115通过直接结合MdRD22启动子增强植物对干旱和渗透胁迫耐受性的调节机制。


2023年4月13日,西北农林科技大学园艺学院王西平教授课题组在Horticulture Research(IF=7.291)在线发表了题为“Control of ovule development in  Vitis vinifera by  VvMADS28 and interacting genes" 的研究论文。DAP-seq助力该研究揭示了葡萄MADS-box基因对胚珠发育的调控机制。


2023年4月6日,中国中医科学院中药资源中心黄璐琦院士/袁媛研究员课题组的研究成果,发表在Frontiers in Microbiology期刊上(IF=6.064),文章题目为“PuCRZ1, an C2H2 transcription factor from Polyporus umbellatus, positively regulates mycelium response to osmotic stress"。该研究使用DNA亲和纯化测序(DAP-seq)技术鉴定了猪苓中一个C2H2转录因子的结合基序及其靶基因,揭示了PuCRZ1参与调控猪苓菌丝生长以及渗透胁迫耐受的分子机制。


2023年3月,北京林业大学生物学院宋跃朋教授课题组的研究成果发表在了Plant Physiology期刊上(影响因子7.4),文章题目为“Enhanced genome-wide association reveals the role of YABBY11-NGATHA-LIKE1 in leaf serration development of Populus"的研究论文。该研究使用DNA亲和纯化测序(DAP-seq)技术鉴定了杨属YABBY11转录因子的结合基序和靶基因。发现YABBY11与杨树叶形自然变异显著关联,为探索理想叶形遗传改良奠定了理论基础。


2023年3月,华中农业大学端木德强团队在New Phytologist期刊(IF=10.323)在线发表了题为“A transcription factor of the NAC family regulates nitrate-induced legume nodule senescence"的研究论文。该研究揭示了豆科植物百脉根中一个NAC转录因子在硝酸盐诱导的根瘤衰老过程中发挥了关键的调控作用。

     

2023年2月9日,浙江大学农业与生物技术学院的最新研究成果,发表在Molecular Plant期刊上(IF=21.949),文章题目为“Single-cell transcriptomic analysis reveals the developmental trajectory and transcriptional regulatory networks of pigment glands in Gossypium bickii"。该研究使用DNA亲和纯化测序(DAP-seq)技术鉴定了比克氏棉子叶GoPGF的结合基序和下游靶基因。并进一步揭示了比克氏棉色素腺形态建成的调控网络,为培育具有特定性状的栽培棉花新品种提供了宝贵的基因资源。  


2023年1月31日,西北农林科技大学园艺学院苹果重点实验室的最新研究成果,发表在Plant Physiology期刊上(IF=8.005),文章题目为“MdERF114 enhances the resistance of apple roots to Fusarium solani by regulating the transcription of MdPRX63"。该研究使用DNA亲和纯化测序(DAP-seq)技术鉴定了苹果MdERF114的结合基序和靶基因。进一步研究揭示了MdERF114正向调控苹果根系抵御腐皮镰刀菌侵染的分子机制,为培育抗ADR的砧木提供了宝贵的基因资源。


2023年01月03日,中南林业科技大学的最新研究成果,发表在Communications Biology 期刊上(IF=6.548),文章题目为“The bHLH-zip transcription factor SREBP regulates triterpenoid and lipid metabolisms in the medicinal fungus Ganoderma lingzhi"。该研究使用DNA亲和纯化测序(DAP-seq)技术鉴定了药用真菌灵芝中bHLH-zip转录因子SREBP的结合基序和靶基因。进一步研究揭示了SREBP调控灵芝中三萜类化合物和脂质代谢的分子机制,为提高灵芝物种的GA产量提供了宝贵的基因资源。


2022年12月21日,中国农业科学院棉花研究所的研究成果发表在Plant Physiology期刊上(IF=8.005),文章题目为“A brassinosteroid transcriptional regulatory network participates in regulating fiber elongation in cotton"。该研究使用DNA亲和纯化测序(DAP-seq)技术鉴定了陆地棉中BR信号通路核心转录因子GhBES1.4的结合基序和靶基因。揭示了GhBES1.4介导的BR调控棉纤维伸长的网络,为培育陆地棉优质纤维新品种提供了宝贵的基因资源。


2022年10月,浙江大学农业与生物技术学院宋凤鸣课题组的最新研究成果,发表在学术期刊Journal of Integrative Plant Biology(IF=9.106)上,文章题目为“The NAC transcription factor ONAC083 negatively regulates rice immunity against Magnaporthe oryzae by directly activating transcription of the RING-H2 gene OsRFPH2-6"。该研究使用DNA亲和纯化测序(DAP-seq) 技术鉴定了水稻中转录因子ONAC083的结合基序和靶基因。进一步研究揭示了OsNAC083通过结合ACGCAA元件影响OsRFPH2-6转录,进而负调控水稻对稻瘟病的抗性。

     

2022年9月,中国热带农业科学院热带生物技术研究所功能基因研究组在杂志Plant Biotechnology Journal(IF=13.263)在线发表了题为 “A CC-type glutaredoxin, MeGRXC3, associates with catalases and negatively regulates drought tolerance in cassava (Manihot esculenta Crantz)" 的研究论文,证实了CC类谷氧还蛋白MeGRXC3可以在转录和转录后水平调控过氧化氢酶的活性、影响过氧化氢在叶片表皮不同类型细胞中的分布,从而调控木薯对干旱胁迫的响应。


2022年8月,广西大学农学院甘蔗生物学重点实验室/亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室张木清/姚伟研究团队在Journal of Experimental Botany(IF=7.298)在线发表了题为“ScAIL1 modulates plant defense responses by targeting DELLA and regulating GA and JA signaling"的研究论文,该研究发现了一个甘蔗新的AP2家族转录因子ScAIL1,通过靶向DELLA调节JA与GA合成,平衡植物生长与防御。


2022年8月,安徽农业大学、中国水稻研究所和上海市农业科学院作物育种栽培研究所在The Plant Journal(IF=5.726)期刊联合发表了题为“OsSGT1 promotes melatonin-ameliorated seed tolerance to chromium stress by affecting the OsABI5-OsAPX1 transcriptional module in rice"的文章,揭示了OsSGT1和ABI5相互作用,调控OsAPX1的表达,促进褪黑素改善种子在铬污染条件下萌发的分子机制。

2022年8月,扬州大学生物科学与技术学院、植物功能基因组学教育部重点实验室高勇课题组在The Plant Cell(IF=12.085)上在线发表了题为“Phytochrome Interacting Factor Regulates Stomatal Aperture by Coordinating Red Light and Abscisic Acid"的研究论文,揭示了光敏色素互作因子(phytochrome interacting factors, PIFs)通过协调红光和脱落酸(ABA)信号调节气孔开度的分子机制。


2022年7月,北京市农林科学院玉米DNA指纹及分子育种北京市重点实验室、齐鲁师范大学玉米分子育种研究院的共同研究成果,在期刊Theoretical and Applied Genetics(IF=5.574)上发表,题目为“ A newly characterized allele of ZmR1 increases anthocyanin content in whole maize plant and the regulation mechanism of diferent ZmR1 alleles"。本文主要研究内容是鉴定了玉米花青素合成相关等位基因ZmR1CQ01,并揭示了3个ZmR1等位基因的生物学功能和分子调控机制。

2022年5月,中科院植物所王雷研究组在Plant Physiology(IF=8.005)期刊上发表了题为“Rice CIRCADIAN CLOCK ASSOCIATED1 transcriptionally regulates ABA signaling to confer multiple abiotic stress tolerance"的研究成果。该研究揭示了OsCCA1调控水稻适应盐胁迫、干旱胁迫以及渗透胁迫的分子机制。其中,该研究使用了DNA亲和纯化测序技术(DAP-seq,DNA Affinity Purification Sequencing),鉴定了水稻生物钟核心组分OsCCA1(Oryza sativa CIRCADIAN CLOCK ASSOCIATED 1)调控的下游靶基因。


2022年2月,北京林业大学生物科学与技术学院林木育种国家工程实验室的研究成果,发表在Frontiers in Plant Science期刊上(IF=6.627),文章题目为“Genome-Wide Identification of Direct Targets of ZjVND7 Reveals the Putative Roles of Whole-Genome Duplication in Sour Jujube in Regulating Xylem Vessel Differentiation and Drought Tolerance"。该研究使用DNA亲和纯化测序(DAP-seq)技术分别鉴定了二倍体酸枣和同源四倍体酸枣中ZjVND7的结合基序和靶基因。揭示了ZjVND7在调节木质部导管分化和耐旱性中的潜在分子机制,为培育耐旱性植物提供了新的思路。


2021年4月29日,重庆文理学院园林与生命科学学院陈泽雄教授的研究成果,发表在植物科学领域的学术期刊Plant Science(IF=5.363)上,文章题目为“A R2R3-MYB transcriptional activator LmMYB15 regulates chlorogenic acid biosynthesis and phenylpropanoid metabolism in Lonicera macranthoides"。该研究使用DNA亲和纯化测序(DAP-seq) 技术鉴定了金银花R2R3-MYB转录因子LmMYB15的DNA结合基序及其靶基因。进一步研究揭示了LmMYB15调控金银花CGA生物合成和苯丙素代谢的分子机制,该研究成果为利用基因工程策略开发富含CGA的金银花新品种提供了宝贵的基因资源。


2020年4月,北京工商大学与蓝景科信合作,Biochemical and Biophysical Research Communications(IF=3.322)发表了题为“ Phytochrome-interacting factors regulate seedling growth through ABA signaling"的文章,为揭示PIFs转录因子调控ABA信号转导机制提供了重要线索。


2019年9月,北京林业大学和蓝景科信合作,在植物学主流学术期刊Journal of Experimental Botany(IF=5.36)上,发表了题为“Populus euphratica WRKY1 binds the promoter of H+-ATPase gene to enhance gene expression and salt tolerance"的研究成果。该研究借助DNA亲和纯化测序(DNA Affinity Purification Sequencing,DAP-seq)技术,深入揭示了胡杨耐盐的分子机制。