• Cis-regulatry element: 

    Cis- regulatory element/ module은 단백질을 생성하는 유전자, 혹은 long non-coding RNA의 발현량을 조절하는 염기(nucleotide) 서열을 의미한다. 

    Cis-regulatory module에는 ranscription factor 가 붙는 promoters, enhancers, silencers가 포함된다. 

    즉, 타겟팅 되는 dna 지역.


  • Trans-regulatry element: 유전자 발현을 조절하기 위해 직접 움직이는 요소들로 예를들어 transcription factor 자체, si-RNA와 같은 small RNA를 의미한다. 즉, 타겟팅 하기 위한 단백질이나 small RNA.

  • Cistrome : cistrome은 전장 유전체 단위에서 cis-regulatory region과 trans-regulatory element의 전체 세트를 의미한다.  

오늘은 이 포스팅에서 cis-regulatory region을 어떻게 찾아내는지에 대해 고민해 볼 것이다. 일단 대표적인 cis-regulatory region은 transcription factor 가붙는 지역이라고 볼 수 있다. 

그렇다면 이러한 transcription factor가 어디에 붙는지 cis-regulatory region을 전장 유전체 (whole genome) 레벨에서 알아보기 위해서는 어떻게 해야 할 까? 전장 유전체에서 알아보기 위해서는 유전체의 특정 지역의 A,T,G,C를 읽는 시퀀싱(Sequencing) 기법이 많이 이용되고 있다. 




그렇다면 transcription factor가 지놈 영역에 붙어있을 때 직접 타겟팅하여 Sequencing을 할 수 있지 않을까? 

ChIP-seq: 히스톤 마커나 transcription factor와 같은 단백질을 antibody로 타겟팅하여 선별해내고, 타겟팅한 부분을 시퀀싱하는 기법 

그렇다! ChIP(chromatin immunoprecipitation)-seq 에서 antibody가 transcription factor를 타겟팅하도록 하면된다. 그러면 그냥 ChIP-seq 하면되지 라고 생각할수도 있지만.. 

이게 말처럼 쉬운것이 아니다. Transcription factor는 아주 여러 종류가 있을 뿐 아니라 연구가 활발히 되고 있는 사람과같은 종들은 이미 antibody가 만들어져 있지만 그렇지 않은 경우도 많다. 

또한 ChIP-Seq은 시퀀싱 라이브러를 만드는 실험자체가 Bisulfite-seq 에서 보다 훨씬 어렵고 시간도 많이 걸린다. 

그래서 쉽게 할 수 있는게 ATAC-Seq과 Bisulfite-Seq이다. 

ATAC-Seq : open chromatin region을 알 수 있게 해주는 시퀀싱 방법

Bisulfite-Seq: Methylated C를 찾아내 주는 시퀀싱 방법

Bisulfite-Seq부터 먼저 생각해 보자면, 저번 포스팅에서 methylation이 되어있으면 transcription factor 가 붙기 힘들다고 하였다. 
그렇다면 promoter나 enchancer region이 methylation 되어있지 않다면 transcription factor 가 붙는 것이 아닐까? 그렇다! 

그래서 bisulfite-Seq으로 부터 methylation이 되어있지 않는 부분을 찾으면 그 부분에는 transcription factor가 붙을 확률이 높을 것이다! 

자 그렇다면 ATAC-Seq은 어떨까? 

 ATAC-Seq을 통해서 어떤 부분이 chromatin이 open 되어있다는 것을 알면, 이것은 그 부분이 euchromatin이라는 증거이기 때문에 그 지역은 transcription factor 가 붙을 확률이 높을 것이다!

그렇다면 돈도 없고 시간도 없는데 (...) Bisulfite-Seq이나 ATAC-Seq 둘 중에 하나만 하면되지 않나..? 뭐를 해야할까? 두 시퀀싱의 결과는 같을까?

정답은 "아니다"이다. 

그 이유는 transcription factor가 붙는 원인이 chromatin이 open되어있는지, 혹인 methylation이 되어있는지에 따라 달라서 두 시퀀싱으로 얻을 수 있는 정보가 다르기 때문이다.

굉장히 흥미로운것은.
모든 tissue 조직 별로 DNA에서 methylation되어있지 않은 유전체 부분은 같은 것으로 확인되었다.
(전체 지놈의 5%정도가 메틸레이션이 되지 않은 지역이다).

그러나 조직별로chromatin이 open되어 있는 정도는 다른 것으로 확인되었다.  

이는 조직별로 유전자 발현이 다르게 되기 위해서 chromatin을 open 하는 것을 이용한다는 것을 의미한다!

즉....

ATAC-Seq : open chromatin region을 알 수 있게 해주는 시퀀싱 방법-조직에 따라 다름

Bisulfite-Seq: Methylated C를 찾아내 주는 시퀀싱 방법-조직에 큰 영향을 받지않음


*위 포스팅은 수년간 학계에 있던 사람이 직접 작성한 글로 모두에게 도움이 되길 바란다.
 댓글을 통한 모든 질문은 격하게 환영한다 *