AthaMap, eine Datenbank für die Identifizierung kombinatorischer Elemente durch Colokalisationsanalysen von Transkriptionsfaktorbindungsstellen

Steffens, Nils Ole

Pflanzen können auf Veränderungen der Umweltbedingungen durch eine Vielzahl von Anpassungen reagieren. In vielen Fällen wird diese Anpassung durch ein verändertes Muster der Genexpression hervorgerufen, an dessen Anfang die transkriptionellen Regulatoren stehen, die Transkriptionsfaktoren (TFs). Die Identifizierung von Transkriptionsfaktorbindungsstellen (TFBS) in regulatorischen Bereichen ermöglicht es, Vorhersagen über die potentielle Regulation von Genen zu machen. Die potentiellen TFBS von 36 pflanzlichen TFs wurden durch genomweites Matrizen-Screening in Arabidopsis thaliana identifiziert und in der neu erstellten AthaMap Datenbank annotiert. Insgesamt wurden ca. 7,5 Mio. TFBS sowie ca. 180.000 kombinatorische Elemente annotiert. Für diese Datenbank wurde ein Webinterface implementiert (www.AthaMap.de), das frei zugänglich für alle Benutzer potentielle TFBS und kombinatorische Elemente im Arabidopsis-Genom visualisiert. Basierend auf der Beobachtung daß die TFBS interagierender TFs häufiger colokalisieren als die TFBS nicht interagierender TFs wurde ein Webtool zur Detektion colokalisierender TFBS anhand benutzerdefinierter Parameter implementiert. Um detailliertere Untersuchungen über die Interaktionen des TBP durchführen zu können wurden die putativ funktionellen TATA-Boxen im Arabidopsis-Genom identifziert. Dabei zeigte sich, daß nur ca. ein Drittel aller Arabidopsis-Gene eine TATA-Box besitzt. Durch Colokalisationsanalysen von TATA-Boxen und Bindungsstellen des bZIP-TFs ABF1 wurde ein neues potentielles kombinatorisches Abscisinsäure-Response-Element (ABRE) identifiziert, das aus einer TATA-Box und einer ABF1-Bindungsstelle besteht. Es wurde gezeigt, daß das Auftreten dieses neuen ABREs im Upstreambereich von Genen mit einer ABA-Induzierbarkeit dieser Gene korreliert.

Plants can adapt to changing environmental conditions by a variety of adaptive mechanisms. Frequently, adaption is aqquired by changes in the gene expression patterns, which are regulated by transcription factors (TFs). The identification of potential transcription factor binding sites (TFBS) in regulatory regions of genes facilitates the prediction of gene regulation. The potential TFBS of 36 plant transcription factors were identified by genomic matrice screening in Arabidopsis thaliana and subsequently annotated in the newly generated AthaMap database. In all, about 7.5 mio TFBS and about 180.000 combinatorial elements were annotated. For this database, a webinterface was implemented (www.AthaMap.de) which is freely accessible to all users and visualizes potential TFBS and combinatorial elements in the Arabidopsis genome. Based on the observation that TFBS of interacting TFs colocalize more often than the TFBS of non-interacting TFBS, a webtool was generated which detects colocalization of TFBS according to parameters specified by the user. In order to perform specific analysis about TBP-interactions, putatively functional TATA-boxes were identified in the Arabidopsis genome. It was shown that only about a third of all Arabidopsis genes contain TATA-boxes in their promoters. A new potential Abscisin-response-element (ABRE) consisting of a TATA-box and an ABF1-binding site was identified by colocalization analysis of TATA-boxes and ABF1 binding sites. Furthermore, it was shown that the occurrence of this ABRE correlates with ABA-inducibility of the respective genes.

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Steffens, Nils Ole: AthaMap, eine Datenbank für die Identifizierung kombinatorischer Elemente durch Colokalisationsanalysen von Transkriptionsfaktorbindungsstellen. 2007.

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