Upstream Analysis知多少？启动子-通路分析怎么做？

在生物医学研究中，研究者往往需要回答这样一些问题：为什么所研究系统中的某组基因表达量会上调（或下调）？这些基因的变化是否是由于启动子的影响？传统的转录组分析通常是将差异表达基因映射到本体论类别（ontological categories），以此揭示差异表达基因的影响，这里我们要介绍的方法则与此不同。

Upstream Analysis（上游分析）属于一种因果分析方法，基于差异表达基因（DEG）列表进行分子之间启动子-通路分析。（例如，用户可以通过geneXplain平台从原始数据中提取差异表达基因）。分析过程包括两个主要步骤：

01启动子分析

首先，基于基因序列上位置特异性评分或位置权重矩阵（PSSM或PWM）数据库（即TRANSFAC数据库），将差异表达基因的所有启动子中（Yes集）以及从阴性对照集（No集）中潜在的转录因子结合位点（TFBS）鉴定出来。并且通过检索差异调节基因的启动子，分析潜在的转录因子（TF）结合位点及其组合，从中找出一组可能调控这些差异表达基因的转录因子。

02通路分析

从“启动子分析”中得出的一组转录因子可能对观察到的这组差异表达基因存在不同的调控作用。TRANSPATH数据库包含调节转录因子活性的相关信号级联信息（如下图），因此十分适用于此分析。

通过重建已知能激活先前假设的转录因子的通路，即可看到这些通路交汇处的分子就能作为研究分子条件过程的潜在主调节因子。

geneXplain平台的致病性上游分析方法可以应用于毒理学数据集，例如揭示萘对肝和肺组织毒性作用的主要调节因子，这些调节因子明显与肿瘤发生和凋亡过程有关。

此外，也有研究人员将这种方法应用于转录组学、蛋白质组学和表观基因组学的复杂多组学数据集。例如有研究借此确定了对抗癌症细胞甲氨蝶呤（MTX）化疗诱导耐药性的潜在药物靶点：TGFalpha、IGFBP7、alpha9-integrin，并鉴定出相关化合物：扎达维林和二氟丙酮。

Upstream Analysis优势：

✔ 获得序列中潜在调控元件的综合性概述。

✔ 使用位置权重矩阵的小型库进行快速、即时的分析。

✔ 充分发挥TRANSFAC数据库的潜力。

✔ 自动生成复杂的启动子模型。

✔ 产生转录因子作用于特定共调控启动子的高质量假设。

✔  搜索其他适合用户启动子模型的基因。

来自原厂的Alexander Kel博士（geneXplain公司的CEO）定期与世界范围内的用户举办线上交流活动，目前已经举行了10余场。

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我们期待TRANSFAC数据库、TRANSPATH数据库和geneXplain平台能够为您的研究添砖加瓦！