ChIP—Seq的应用

概述

染色质免疫共沉淀—高通量测序（ChIP-Seq）：是指通过染色质免疫共沉淀技术（ChIP）特异性地富集目的蛋白结合的DNA片段，并对其进行纯化和文库构建；然后对富集得到的DNA片段进行高通量测序，是目前在全基因组水平研究蛋白结合靶DNA序列的重要手段，为转录因子、组蛋白修饰、核小体定位等表观遗传学的研究提供有效方法。

应用^[1-2]

案例一：通过ChIP-seq研究转录因子ARK1结合进化上保守的靶基因调控杨树木质部生长

作者选取野生型和ARK1过表达的杨树植株进行ChIP-seq分析，识别ARK1在杨树全基因组的结合位点。共获得了14463高显著的peaks，并预测到了13944个靶基因，且ARK1的结合位点高度集中于靶基因转录起始位点的附近（图1）。此外，通过ChIP-seq和RNA-seq关联分析共获得了866个共有基因，其占总DGEs的24%，但仅占总ARK1靶基因的6.2%，说明单独ARK1对靶基因的表达变化产生的影响不大（图2）。

 案例二：ChIP-seq分析膜性肾病患者的外周血单核细胞中组蛋白H3K9三甲基化

组蛋白尾部可受多种共价修饰，主要包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化以及ADP核糖基化，其中组蛋白赖氨酸（H3K9）甲基化与基因转录调控和基因组整合密切相关。H3K9存在单、二和三甲基化三种甲基化修饰，本研究主要对膜性肾病患者中H3K3的三甲基化修饰（H3K9me3）进行了ChIP-seq测序分析。本研究共获得了217个peak，总长为192,047 bp，主要位于基因间区(intergenic)（图1）；研究还发现了多个（5个）H3K9 binding motifs，说明不同位置的组蛋白修饰改变了组蛋白H3结合序列的倾向性（图2）。另外，患者与正常人中H3K9me3甲基化水平比较分析发现，有5个基因中H3K9me3甲基化水平差异显著性，可能与膜性肾病发生有关。

主要参考资料

[1] Lijun Liu, Matthew Zinkgraf, H.et. al. The Populus ARBORKNOX1 homeodomain transcription factor regulates woody growth through binding to evolutionarily conserved target genes of diverse function. [J]New Phytologist (2015) 205: 682-694.

[2] ChIP-seq analysis of histone H3K9 trimethylation in peripheral blood mononuclear cells of membranous nephropathy patients .[J]Braz J Med Biol Res. (2014) 47:42-9.