4.7: Motivos Regulatorios

Otra clase de elemento funcional que está altamente conservado en muchos genomas contiene motivos reguladores. Un motivo regulador es una secuencia altamente conservada de nucleótidos que ocurre muchas veces a lo largo del genoma y cumple alguna función reguladora. Por ejemplo, estos motivos pueden caracterizar potenciadores, promotores u otros elementos genómicos.

Figura 4.30: TAATTA es un hexámero que aparece como un elemento conservado a lo largo del genoma en muchos elementos funcionales diferentes, incluyendo aquí. Es un ejemplo de un motivo regulatorio.

Detectar computacionalmente motivos reguladores

Se han desarrollado métodos computacionales para medir la conservación de motivos reguladores en todo el genoma y encontrar nuevos motivos no anotados de novo. Los motivos conocidos a menudo se encuentran en regiones con alta conservación, por lo que podemos aumentar nuestro poder de prueba probando para la conservación y luego encontrando firmas para motivos regulatorios.

Evaluar el patrón de conservación para motivos conocidos versus el “modelo nulo” de regiones sin motivos da la siguiente firma:

Conservación dentro de:	Gal4 (región de motivo conocida)	Controles
Todas las regiones intergénicas	13%	2%
Intergénico: codificación	13%: 3%	2%: 7%
Upstream: downstream	12:0	1:1

Entonces, como podemos ver, las regiones con motivos reguladores muestran un grado mucho mayor de conservación en regiones intergénicas y aguas arriba del gen de interés.

Para descubrir nuevos motivos, podemos utilizar el siguiente pipeline:

• Elija un motivo “semilla” que consta de dos grupos de tres caracteres no degenerados con un espacio de tamaño variable en el medio.
• Usar una relación de conservación para clasificar los motivos de semillas
• Expandir los motivos de las semillas para rellenar las bases alrededor de las semillas usando un algoritmo de escalada de colinas.
• Cluster para eliminar redundancia.

Descubrir motivos y realizar agrupamientos ha llevado al descubrimiento de muchas clases de motivos, como motivos específicos de tejido, motivos específicos de función y módulos de motivos cooperantes.

Instancias Individuales de Motivos Regulatorios

Para buscar regiones de motivo esperadas, primero podemos calcular una puntuación de ramificación-longitud para una región sospechosa de ser un motivo regulador, y luego usar esta puntuación para darnos un nivel de confianza de cuán probable es que algo sea un motivo real.

La puntuación de longitud de rama (BLS) suma la evidencia de un motivo dado sobre las ramas de un árbol filogenético. Dado el patrón de presencia o ausencia de un motivo en cada especie en el árbol, esta puntuación evalúa la longitud total de la rama del subárbol que conecta las especies que contienen el motivo. Si todas las especies tienen el motivo, el BLS es 100%. Tenga en cuenta que las especies más distantemente relacionadas reciben puntuaciones más altas, ya que abarcan una distancia evolutiva más larga. Si un motivo predicho ha abarcado un marco de tiempo evolutivo tan largo, es probable que sea un elemento funcional en lugar de solo una región conservada por casualidad aleatoria.

Para crear un modelo nulo, podemos elegir motivos de control. Los motivos modelo nulos deben elegirse para que tengan la misma composición que el motivo original, para que no sean demasiado similares entre sí y que sean diferentes de los motivos conocidos. Podemos obtener una puntuación de confianza comparando la fracción de instancias de motivo para controlar motivos en una puntuación BLS dada.