实验一、核染色质免疫共沉淀(Chromatin Immunoprecipitation,ChIP)之——Chip-DNA
一、实验原理
染色质免疫共沉淀技术(Chromatin Immunoprecipitation,ChIP)是一种适用于研究蛋白质与生物体细胞中DNA相互作用的经典方法,这项技术帮助研究者判断在细胞核中基因组的某一特定位置会出现何种组蛋白修饰。将ChIP与第二代测序技术相结合的ChIP-Seq技术,能够高效地在全基因组范围内检测与组蛋白、转录因子等互作的DNA区段,研究体内转录因子和靶基因启动子区域直接相互作用的方法,对于调控蛋白在基因组上的结合靶点筛选、差异化表观遗传变异的原理揭示提供了重要的解决思路。在活细胞状态下固定蛋白质-DNA复合物,并将其随机切断为一定长度范围内的染色质小片段,然后通过免疫学方法沉淀此复合体,特异性地富集目的蛋白结合的DNA片段,通过对目的片断的纯化与检测,从而获得蛋白质与DNA相互作用的信息。
二、实验步骤
1、样品甲醛交联固定、终止、收集样品、裂解样品
2、 超声或者酶解处理样品DNA成片段,琼脂糖电泳检测
3、样品预处理:用Protein A/G Sepharose孵育
4、样品与IP抗体进行孵育
5、洗涤Protein A/G Sepharose-Antibody-Protein Complex,并对免疫复合物进行变性处理,提取DNA样品
6、检测
1) 实时荧光定量PCR检测
2) DNA芯片检测
3) DNA产物测序
三、研究方向
1、筛选调控蛋白在基因组上的结合靶点:针对转录因子、DNA/RNA聚合酶、转录复合物等调控因子蛋白进行特异性的富集,分离纯化与之结合的靶DNA片段并测序,分析筛选到准确有效的靶位点、靶基因数据;
2、揭示差异化表观遗传变异的原理:通过对不同表型组织内组蛋白、转录因子蛋白及其他结合蛋白进行染色质免疫共沉淀测序并定量分析靶基因表达调控水平或针对同种组蛋白进行甲基化、磷酸化、泛素化修饰所导致的结合位点变异进行分析,即可准确揭示差异化表观变异原理;
3、研究表观遗传变异疾病:借助染色质免疫共沉淀测序技术结合生物信息分析揭示由蛋白与DNA相互作用变异而引起的疾病的原理,明确表观遗传修饰在癌症等表观遗传变异疾病的发生发展过程中的具体作用机制。
四、结果提供
1、ChIP-DNA:分布在100~500bp范围,且主要片段在~250bp;
2、总量≥5ng;
3、Input率;
4、阴性对照抗体对目的片段的富集程度小于检测抗体2倍以上。
五、标本要求及其它要求
1、动物:细胞系、低脂肪含量组织液氮速冻样本(细胞数大于5×106个);
2、抗体:嘉美实验提供。或者客户进口IP级别抗体/非商业化标准抗体(需检测);
3、样品运输:干冰运输,建议用灭菌的样品袋或LoBind 管,parafilm将管口密封好;
4、目的基因或转录因子的相关背景资料。
实验二、核染色质免疫共沉淀(Chromatin Immunoprecipitation,ChIP)之——Chip-Seq
一、实验原理
1、CHIP-seq,指的是结合位点分析法,作用为研究体内蛋白质与DNA相互作用。染色质免疫共沉淀技术(Chromatin Immunoprecipitation,ChIP)也称结合位点分析法,是研究体内蛋白质与DNA相互作用的有力工具,通常用于转录因子结合位点或组蛋白特异性修饰位点的研究。
2、将ChIP与第二代测序技术相结合的ChIP-Seq技术,能够高效地在全基因组范围内检测与组蛋白、转录因子等互作的DNA区段。ChIP-Seq的原理是:首先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,并对其进行纯化与文库构建;然后对富集得到的DNA片段进行高通量测序。研究人员通过将获得的数百万条序列标签精确定位到基因组上,从而获得全基因组范围内与组蛋白、转录因子等互作的DNA区段信息。
二、实验步骤
1)甲醛交联整个细胞系(组织),即将目标蛋白与染色质连结起来;
2)分离基因组DNA,并用超声波将其打断成一定长度的小片段;
3)添加与目标蛋白质特异的抗体,该抗体与目标蛋白形成免疫沉淀免疫结合复合体;
4)去交联,纯化DNA即得到染色质免疫沉淀的DNA样本,准备测序;
5)将准备好的样本进行深度测序。
三、生物信息分析流程
1)将测序得到的短序列片段匹配到参考基因组序列上。
2)有一部分短序列不能匹配到参考基因组上,有可能是未知的基因组序列;另一部分是能够匹配到基因组上的短序列,通常要对这些短序列进行覆盖度计算。
3)从匹配到基因组上的短序列中进行富集区域的扫描。通常扫描到的富集区即被认为是蛋白质与DNA相互结合的区域(也有假阳性位点等的影响)。
4)对扫描到的富集区做深度分析,包括基因,GO注释,利用基因浏览器进行可视化浏览,研究与基因结构的关系等。