نحن تصف الكروماتين الانقسام الذاتية إلى جانب تسلسل عالية الإنتاجية (تشيك-سيق)، المناعية لونين (رقاقة) طريقة متعامدة لرسم الخرائط مواقع ملزمة البروتين الجينوم على نطاق واسع مع نوكليس نوكوكلياز (منيس) البروتينات الانصهار.
مقالة منهجية
نحن تصف الكروماتين الانقسام الذاتية إلى جانب تسلسل عالية الإنتاجية (تشيك-سيق)، المناعية لونين (رقاقة) طريقة متعامدة لرسم الخرائط مواقع ملزمة البروتين الجينوم على نطاق واسع مع نوكليس نوكوكلياز (منيس) البروتينات الانصهار.
رسم الخرائط على نطاق الجينوم من التفاعلات البروتين الحمض النووي أمر بالغ الأهمية لفهم التنظيم الجيني، وإعادة عرض لونين، وغيرها من العمليات المقيمين الكروماتين. الفورمالديهايد يشابك تليها لونين مناعي وارتفاع الإنتاجية الإنتاجية (X-تشيب-سيق) وقد استخدمت لكسب العديد من الأفكار القيمة في علم الأحياء الجينوم. ومع ذلك، X-تشيب-سيق لديه قيود مرتبطة مرتبطة كروسلينكينغ وسونيكاتيون. رقاقة الأصلي تجنب هذه العيوب عن طريق حذف تشابك، ولكن غالبا ما يؤدي إلى الانتعاش الفقراء من البروتينات المرتبطة الكروماتين. وبالإضافة إلى ذلك، فإن جميع الطرق القائمة على رقاقة تخضع لاعتبارات الجودة الأجسام المضادة. وقد استخدمت أيضا أساليب الأنزيمية لرسم خرائط التفاعلات الحمض النووي للبروتين، والتي تنطوي على الانصهار من البروتين من الاهتمام لانزيم تعديل الحمض النووي، لتعيين التفاعلات البروتين الحمض النووي. نحن في الآونة الأخيرة مجتمعة واحدة من هذه الطريقة، لونين الانقسام الذاتية (تشيك)، مع تسلسل الإنتاجية العالية كما تشيك-سيق. تشيك-سيق يعتمد على الانصهار من الكروماتين- أسوكالبروتين إاتد من الفائدة إلى نوكلياز ميكروكوكال (منيس) لتوليد استهداف الحمض النووي الانقسام في وجود الكالسيوم في الخلايا الحية. تشيك-سيق لا يقوم على إمونوبريسيانتاتيون وبالتالي التحايل على المخاوف المحتملة مع يشابك، صوتنة، لونين سولوبيليزاتيون، وجودة الأجسام المضادة مع توفير عالية الدقة رسم الخرائط مع الحد الأدنى من إشارة الخلفية. ونحن نتصور أن تشيك-سيق سوف تكون نظير قوي ل تشيب، وتوفير وسيلة مستقلة من أجل التحقق من صحة النتائج تشيب-سيق، واكتشاف رؤى جديدة في التنظيم الجيني.
رسم الخرائط مواقع ملزمة من عوامل النسخ (تفس)، إعادة تشكيل الكروماتين، والعوامل التنظيمية الأخرى المرتبطة بالكروماتين هو المفتاح لفهم جميع العمليات القائمة على الكروماتين. في حين استخدمت المناعية لونين وارتفاع تسلسل الإنتاجية (تشيب-سيق) نهج لكسب العديد من الأفكار الهامة في علم الأحياء الجينوم، لديهم قيود ملحوظة. لقد أدخلنا مؤخرا طريقة بديلة، يطلق عليها الانقسام الداخلي لونين والإنتاجية العالية تسلسل (تشيك-سيق) 1 ، للتحايل على هذه السلبيات.
وغالبا ما يتم تنفيذ تشيب-سيق مع خطوة الفورمالديهايد الأولي يشابك (X- رقاقة-سيق) للحفاظ على التفاعلات البروتين الحمض النووي. ومع ذلك، فقد أشار عدد من الدراسات الحديثة أن X-تشيب-سيق يلتقط التفاعلات البروتين الحمض النووي عابرة أو غير محددة 2 ، 3 ، 4 ، 5 <سوب>، 6 ، 7 ، 8 ، مما يؤدي إلى مواقع ملزمة إيجابية كاذبة. وبالإضافة إلى ذلك، سونيكاتيون، وتستخدم عادة لتفريق لونين في التجارب X- تشيب-سيق، مناطق المقصات تفضيلي من لونين مفتوح، مما يؤدي إلى الانتعاش منحازة شظايا من هذه المناطق 9 ، 10 . سونيكاتيون ينتج أيضا خليط غير متجانسة من أطوال الشظايا، مما يحد في نهاية المطاف قرار الموقع ملزمة، على الرغم من أن إضافة خطوة الهضم نوكلياز يمكن أن تحسن كثيرا القرار 11 ، 12 . طرق رقاقة المحلية مثل المناطق المحتلة من الجينوم من تقارب تنقيته لونين معزولة طبيعيا (أورغانيك) 13 لا تستخدم كروسلينكينغ وشظية لونين مع نوكلياز ميكروكوكال (منيس)، والتخفيف من التحيزات المحتملة المرتبطة التشابك الفورمالديهايد وسونيكاتيون. ومع ذلك،فإن ذوبانية العديد من البروتينات المرتبطة بالكروماتين في ظل ظروف خفيفة نسبيا المطلوبة لاستخراج الكروماتين الأصلي ضعيف، مما قد يؤدي إلى انخفاض النطاق الديناميكي و / أو السلبيات الكاذبة 14 .
في حين أن التكرارات المختلفة من تشيب سيق، هي الأكثر شيوعا لرسم الخرائط على نطاق الجينوم من التفاعلات الحمض النووي للبروتين، كما تم تنفيذ عدة تقنيات رسم الخرائط على أساس انصهار البروتينات التي تهم مختلف الأنزيمات تعديل الحمض النووي. واحد من هذه النهج هو دنا أدينين ميثيل ترانسفيراس تحديد (داميد) 15 ، حيث يتم دمج البروتين ملزم من الكروماتين من الفائدة إلى وراثيا ويتم التعبير عن هذا الانصهار في الخلايا أو الحيوانات، مما أدى إلى مثيلة من تسلسل غاتس القريبة لمواقع ملزمة للبروتين. داميد مفيد في أنه لا يعتمد على مناعي وهكذا يتجنب التشابك، الأجسام المضادة، أو لونين الانحلال. كما يتم تنفيذها في الجسم الحي . ومع ذلك، يقتصر قرار داميد على مقياس الكيلوباس ونشاط الميثيلات من بروتين الدم الانصهار هو كونستيتوتيف. وهناك طريقة ثانية تقوم على الانزيم الانزيمية هي استدعاء بطاقة- 16 ، الذي يوظف الانصهار من عامل من الفائدة إلى ترانسبوزاز، توجيه التكامل موقع معين من ترانسبوسونس. مثل داميد، استدعاء بطاقة المتابعة لا يستند إلى إمونوبريسيانتاتيون وبالتالي لديها مزايا مماثلة، مع فائدة إضافية من زيادة القرار. ومع ذلك، قد تقيد بطاقة الاتصال المتابعة بالتسلسل التحيز من ينتقل ويعتمد أيضا على وجود مواقع تقييد قريبة من مواقع الإدراج ترانزوسون.
وهناك طريقة الانزيمية الثالثة الانصهار، وضعت في مختبر لامللي، هو لونين الانقسام الذاتية (تشيك) 17 . في تشيك، يتم التعبير عن الانصهار بين البروتين المرتبط بالكروماتين و منيس في الخلايا، وعلى إضافة الكالسيوم لتنشيط منيس، يتم تشريح الحمض النووي الأقرب إلى مواقع ملزمة للموسومةعامل ( الشكل 1 ). جنبا إلى جنب مع النشاف الجنوبية، وقد استخدمت تشيك لتوصيف هيكل الكروماتين والبروتين ملزمة في عدد من لوكسي الفردية في الخميرة 17 ، 18 ، وتم دمجها مع تحليل ميكروأري منخفضة الدقة للتحقيق في التفاعل من مكونات المسام النووية مع الخميرة الجينوم 19 . تشيك يقدم فوائد مماثلة ل داميد و بطاقة دعوة المتابعة، وقرارها هو تقريبا زوج واحد قاعدة عند تحليل التمديد التمهيدي 19 . تشيك هو أيضا يمكن السيطرة عليها: الانقسام الحمض النووي قوي مناس يعتمد على إضافة مليمولار الكالسيوم، وضمان أن منيس غير نشط في تركيزات منخفضة الكالسيوم الحرة لوحظ في خلايا الخميرة الحية 20 .
في السابق، افترضنا أن الجمع بين تشيك مع تسلسل الإنتاجية العالية (تشيك-سيق) من شأنه أن يوفر خرائط عالية الدقة من مواقع الربط تف. في الواقع، تشيك-sq ولدت خرائط عالية الدقة من الخميرة الناشئة العوامل التنظيمية العامة (غرفس) Abf1، Rap1، و Reb1 عبر الجينوم 1 . وقد نجحنا أيضا في تطبيق تشيك-سيق على مجمع الوسطاء المعياري، وهو عامل حفظي عالمي أساسي محفظ 21 ، وتوسيع نطاق تطبيق تشيك-سيق إلى مجمعات الحجم ميغادالتون التي لا تتصل مباشرة دنا وقد يكون من الصعب رسم بواسطة رقاقة- . تشيك-سيق هو وسيلة قوية على حد سواء للتحقق من صحة مستقلة النتائج تشيب-سيق وتوليد رؤى جديدة في تنظيم العمليات المقيمين الكروماتين. هنا، نقدم بروتوكول خطوة بخطوة لتنفيذ هذه الطريقة في مهدها الخميرة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. جيل من سلالات الخميرة
2. تشيك
3. حجم التحديد
ملاحظة: الهدف من اختيار الحجم هو إزالة شظايا متعددة كيلوباس من الحمض النووي الجيني من العينة لتكون تسلسل وإثراء شظايا من ~ 150 نقطة أساس (تقريبا حجم الحمض النووي نوكليوسومال) أو أصغر. في تسلسل البيانات، شظايا <400 بي بي هي المخصب، مع ذروة ملحوظة حول حجم الحمض النووي النيوكليوسومات (~ 150 نقطة أساس) وتوزيع ذروة أو واسعة من شظايا تحت نوكليوسومال.
<رأ>الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في حالة تجربة تشيك ناجحة، وتحليل الحمض النووي من قبل الاغاروز هلام الكهربائي تكشف عن زيادة تعتمد على الكالسيوم في تجزئة الحمض النووي على مدى الوقت، كما هو مبين من قبل تلطيخ والهضم النهائي النهائي من الحمض النووي الجيني. في بعض الحالات، لوحظ سلم من العصابات مماثلة لتلك التي شهدت مع هضم منيس التقليدية بعد هضم موسع. هذا هو الحال بالنسبة لتحليل شيك من Reb1، وهو عامل تنظيمي عام يربط المناطق المستنفدة النيوكليوسوم (ندرس) ( الشكل 2
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
لقد أظهرنا أن تشيك يمكن تعيين فئات متنوعة من البروتينات الخميرة على الكروماتين، وتوقع أنه سيتم تطبيقها على نطاق واسع على عائلات مختلفة من صناديق الاستئناف وغيرها من العوامل ملزم الكروماتين في الخميرة. تشيك-سيق هو مفيد في أنه لا يتطلب كروسلينكينغ، لونين سولوبيليزاتيون، أو الأجسام المضادة. وهكذا، تشيك يتجنب التحف التي يحتمل أن تكون موجودة في X- رقاقة- سيق، مثل قطعة أثرية تشيبابل فرط 3 ، 4 ، و رقاقة الأصلي، مثل السلبيات كاذبة...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
نشكر مصطفى صالح وجاي توريغني على قراءة نقدية للمخطوطة وستيفن هان وستيفن هينيكوف للحصول على الإرشاد والدعم خلال تطوير تشيك-سيق وتطبيقه على مجمع الوسيط. ويدعم سغ من قبل المعاهد الوطنية للصحة منح R01GM053451 و R01GM075114 و جيز هو معتمد من قبل صناديق بدء تشغيل جامعة إنديانا.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| استخدام بوليميراز الحمض | النووي عالي الدقة | NEB | N0447 |
| TrackIt 1 كيلو بايت بالإضافة إلى سلم الحمض النووي | ThermoFisher Scientific | 10488085 | |
| Taq DNA polymerase NEB | M0273L | ||
| cOmplete Mini EDTA-خال من البروتياز كوكتيل | Sigma-Aldrich | 11836170001 | من المهم استخدام مزيج مثبط البروتياز الخالي من EDTA ، حتى لا تمنع انقسام MNase عن طريق استخلاب Ca2 + < / sup>. |
| PMSF | ACROS Organics | AC215740010 | |
| Digitonin ، عالي النقاء | EMD Millipore | 300410-250MG | اصنع مخزونا بنسبة 2٪ عن طريق إذابة 20 مجم من الديجيتونين في 1 مل DMSO مع دوامة قوية. |
| بروتيناز K ، 20 مجم / مل | إنفيتروجين | 25530049 | |
| RNase A ، 10 مجم / مل | ThermoFisher Scientific | EN0531 | |
| حبات Ampure XP | إنشاء حبات تشبه Ampure باستخدام بروتوكول منشور (المرجع 24). | ||
| رف مغناطيسي MagneSphere | Promega | Z5342 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن