In silico analysis of regulatory motifs in gene promoters

Abstract

Regulation of gene transcription is a complex process involving many different proteins, some of which bind in a sequence-specific manner to DNA motifs in the gene promoter. The need to maintain specific interactions between transcription factors and proteins involved in the RNA polymerase II complex is expected to impose constrains on the relative position and spacing of the interacting DNA motifs. The present work includes the development of a novel approach to identify motifs that show a preferential location in DNA sequences and the implementation of a public web application called PEAKS. We investigated if the arrangement and nature of the most common motifs depended on the breath of expression of the gene. We found differences that serve to illustrate that many key specific regulatory signals may be present in the proximal promoter region in mammalian genes. We also apply other methods for the identification of specific transcription factors (TFs) involved in the co-regulation of a set of genes. Data from experimentally-verified transcription factors binding sites (TFBSs) support the biological relevance of our findings.

La regulació de la transcripció dels gens és un procés complex que implica moltes proteïnes diferents, algunes de les quals s'unexien a motius específics d'ADN localitzats a la regió promotora dels gens. S'espera que la necessitat de mantenir les interaccions específiques entre els factors de transcripció i les proteïnes implicades en el complex de la ARN polimerasa II imposi limitacions en la posició relativa i l'espaiat dels motius d'interacció amb l'ADN. La feina presentada en aquesta tesi inclou el desenvolupament d'un nou metode per l'identificació de motius que mostren una localització preferencial en seqüències d'ADN i l'implementació d'una aplicació web pública anomenada PEAKS. Hem investigat si la col·locació i la naturalesa de la majoria dels motius comuns depen del rang d'expresió del gen. Hem trobat diferències que serveixen per il·lustrar el fet que moltes senyals clau de regulació gènica poden estar presents en la regió proximal del promotor dels gens de mamífers. També hem aplicat altres mètodes per a l'identificació de factors de transcripció (TFs) específics involucrats en la co-regulació d'un grup de gens. Dades de llocs d'unio dels TFs (TFBSs) verificats experimentalment recolzen la rellevància biològica dels nostres resultats.