調節領域内の活性化および抑制ヌクレオチドの全ゲノム的高分解能マッピング

超並列レポーター分析法（MPRA）ではエンハンサーなどの転写調節領域をヌクレオチドの分解能で解析することができるが、一度に解析される領域はごくわずかである。本論文では、何千カ所もの領域を同時に高分解能で解析することができるSharpr-MPRA （Systematic high-resolution activation and repression profiling with reporter tiling using MPRA；MPRAを用いたレポータータイリングによる体系的な高分解能の活性化・抑制プロファイル解析）という複合的実験・電算法を紹介する。Sharpr-MPRAは、重なり合うMPRA構築物の高密度タイリングを確率的なグラフィカルモデルと組み合わせ、機能性調節ヌクレオチドを認識するとともに、レポーター遺伝子発現への推測される寄与を利用して活性化ヌクレオチドと抑制ヌクレオチドを識別する。我々は2種類のヒト細胞株でSharpr-MPRAを用い、5ヌクレオチドの分解能でタイリングされた推定調節領域1万5000カ所にわたる460万ヌクレオチドを解析した。その結果、既知の細胞型特異的な調節モチーフおよび進化的に保存されたヌクレオチドが発見され、既知の活性化モチーフと抑制モチーフが識別された。また、固有のクロマチン状態およびDNAの接近可能性が共にレポーターアッセイで調節機能を予測することが示され、活性化の役割を持つレトロウイルスエレメントが特定されるとともに、抑制的な役割を持つ「アテニュエーター」モチーフが活性クロマチンに発見された。