我们提出一种改进的天然染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)方法,用于生成适用于核小体密度ChIP-seq分析框架的序列数据集,该框架整合了微球菌核酸酶(MNase)可及性与组蛋白修饰检测。
我们提出一种改进的天然染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)方法,用于生成适用于核小体密度ChIP-seq分析框架的序列数据集,该框架整合了微球菌核酸酶(MNase)可及性与组蛋白修饰检测。
我们介绍了一种改进的天然染色质免疫沉淀测序(ChIP-seq)实验方案,该方案与基于高斯混合分布的分析方法(核小体密度 ChIP-seq;ndChIP-seq)兼容,能够实现全基因组范围内微球菌核酸酶(MNase)可及性与组蛋白修饰的联合检测。核小体的位置和局部密度,以及其组蛋白亚基的翻译后修饰,共同协作调控局部转录状态。ndChIP-seq 生成的核小体可及性与组蛋白修饰的联合测量数据,可同时解析这些特征。ndChIP-seq 方法适用于数量较少且无法使用交联依赖型 ChIP-seq 协议的原代细胞。综上所述,ndChIP-seq 能够在罕见原代细胞群体中,结合局部核小体密度对组蛋白修饰进行检测,从而深入揭示调控 RNA 转录的共有机制。
真核生物基因组通过重复的核小体结构被包装成染色质,每个核小体由两份拷贝的四种组蛋白(例如,H2A、H2B、H3 和 H4)以及缠绕在其周围的146个碱基对的DNA组成1,2。染色质重塑复合物可调控基因启动子区域内的核小体位置,并通过改变DNA对转录因子和RNA聚合酶复合物的可接近性,参与基因表达的调控3,4。
核小体中组蛋白的氨基末端尾部会经历多种共价修饰,包括特异性氨基酸的乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、SUMO化、甲酰化和羟基化5,6,7,8。这些修饰的位置和程度决定了染色质的状态,从而影响染色质结构,并调控分子复合物对转录激活区域的可及性7。鉴于核小体密度和组蛋白修饰均在基因转录的局部调控中发挥作用,我们开发了一种天然染色质免疫沉淀(ChIP)方法,可同时检测核小体密度和组蛋白修饰水平9,10。
天然染色质免疫沉淀测序(Native ChIP-seq)利用微球菌核酸酶(MNase)在细胞核内以其天然状态消化完整的染色质11,12,这一特性已被用于绘制核小体定位图谱13,14,15。核小体密度ChIP-seq(ndChIP-seq)则利用MNase优先进入染色质开放区域的特性,生成结合了MNase可及性与组蛋白修饰信息的测量数据10。ndChIP-seq适用于稀有原代细胞、组织以及培养细胞中组蛋白修饰的分析。本文提供了一项详细实验方案,可用于生成适用于先前所描述分析框架的测序数据集10,该框架通过成对末端测序读段边界确定免疫沉淀后DNA片段大小,从而同时研究MNase可及性与组蛋白修饰状态。此前,将该方案应用于10,000个来源于人脐带血的原代CD34+细胞及人胚胎干细胞时,揭示了这些细胞类型中染色质结构与组蛋白修饰之间的独特关系10。由于ndChIP-seq能够同时测量核小体可及性和组蛋白修饰,因此可在单个核小体水平上揭示细胞群体中的表观基因组特征,并将异质性信号解析为其组成成分。ndChIP-seq对细胞异质群体进行探索的一个实例是双价启动子的研究,即在同一启动子区域同时存在H3K4me3(一种激活标记)和H3K27me3(一种抑制标记)的现象10。
注意:本方案每单次免疫沉淀(IP)反应所需的最低细胞输入量为 10,000 个细胞。打印所提供的实验工作表,并将其作为规划实验的参考指南。未特别说明时,室温孵育默认为 ~22 °C。所有缓冲液配方详见表 1。所有缓冲液应于 4 °C 保存,并在实验过程中置于冰上,除非另有说明。
1. 细胞准备
2. 第1天:ndChIP-seq
3. 第2天:ndCHIP-seq
4. 第3天:文库构建
染色质消化图谱
MNase 消化的优化对于本实验方案的成功至关重要。必须生成以单核小体片段大小为主的消化图谱,同时避免过度消化,以确保能够回收到高级结构的核小体片段。理想的消化图谱中,绝大多数为单核小体片段,同时含有少量小于或大于单核小体的片段。图1展示了理想、过度消化和消化不足的片段大小分布图谱示例。需要注意的是,染色质消化不充分也会在免疫沉淀物所构建的测序文库图谱中显现出来(图2)。
通过 qPCR 验证 ndChIP-seq 文库质量
qPCR 是评估 ChIP 质量的一种成熟方法18,19,20。在对 10,000 个细胞进行 ndChIP-seq 实验时,免疫沉淀(IP)后获得的核酸产量将低于 1 ng。因此,在文库构建完成后必须进行 qPCR,以评估目标区域相对于背景的富集程度。为提供背景估计值,需同时构建来自经 MNase 消化的染色质(Input)的文库。对于每个 IP 文库,需要两组引物(常用组蛋白修饰标记的引物列表见补充表 3)。其中一组引物应特异性针对始终与目标组蛋白修饰相关的基因组区域(阳性目标),另一组则针对不带有该组蛋白修饰的区域(阴性目标)。ChIP-seq 文库的质量将通过相对于 Input 文库的富集倍数进行评估。富集倍数可使用以下公式计算,该公式假设目标基因组区域呈指数扩增:2Ctinput- CtIP。我们自行开发的 R 统计软件包 qcQpcr_v1.2 适用于低起始量的天然 ChIP-seq 文库的 qPCR 富集分析(补充代码文件)。图 3 展示了成功与不成功 ChIP-seq 文库的 qPCR 结果。高质量 ndChIP-seq 文库的最小预期富集倍数为:对于 H3K4me3 等窄峰标记为 16 倍,对于 H3K27me3 等宽峰标记为 7 倍。
模拟MNase可及性
ChIP-seq 的计算分析在每种实验条件下均具有复杂性和独特性。国际人类表观基因组计划联盟(International Human Epigenomic Consortium, IHEC)和 DNA 元素百科全书计划(The Encyclopedia of DNA Elements, ENCODE)制定的一系列指南可用于评估 ChIP-seq 文库的质量21需要注意的是,文库的测序深度会影响富集区域的检测与分辨率20检测到的峰数量随着测序深度的增加而增多,并逐渐接近平台期。我们建议,对于窄峰标记,ndChIP-seq文库的测序应遵循IHEC推荐标准,即5000万条成对读段(2500万个片段)例如,H3K4me3)以及1亿对读段(5000万片段)用于宽广型标记(例如,H3K27me3)和输入22这些测序深度能够提供足够的序列比对结果,用于通过广泛使用的 ChIP-seq 峰识别软件(如 MACS2 和 HOMER)检测最显著的峰,且未达到饱和状态。23,24高质量的哺乳动物ndChIP-seq文库其PCR重复率应低于 <10% 和参考基因组比对率 > 90%(包含重复序列读数)。成功的ndChIP-seq文库应包含高度相关的重复样本,其中包含显著比例的(> 40% 的比对读段位于 MACS2 内22 鉴定出的富集峰以及在基因组浏览器上比对读段的检查应能直观显示相对于输入文库的可检测富集信号图4)。此外,ndChIP-seq 可通过使用高斯混合分布算法来评估核小体密度(w1 * n(x; μ1,σ1) + w2 * n(x μ2σ2) = 1)时,MACS2 鉴定出的富集区域可用于建模由 MNase 可接近边界定义的核小体密度。在此模型中,w1 表示单核小体分布权重和 w2 表示二核小体分布权重。其中 w1 大于 w2,单核小体片段占主导地位,反之亦然。该分析要求文库以成对末端方式测序,以便确定片段大小。为了应用高斯混合分布算法,需首先鉴定出具有统计学显著性的富集区域。我们建议使用Input作为对照,采用MACS2进行峰识别,针对窄峰标记使用默认参数,针对宽峰标记设置q值截断值为0.01。目前多种广泛使用的统计软件包中均提供了基于高斯混合分布算法的统计工具。利用免疫沉淀样本成对末端读段边界确定的平均片段大小,结合MACS2鉴定出的富集启动子区域,可通过R语言统计软件包Mclust 3.0版本对每个启动子应用高斯混合分布算法25 用于计算加权分布。在本应用中,建议剔除包含少于30个比对片段的启动子区域,因为低于此阈值时,所得权重估计结果将不可靠。高质量的ndChIP-seq文库会产生由两个主要组分构成的高斯混合分布,其均值分别对应于单核小体和双核小体片段长度。

图1:文库构建前MNase消化效果的评估。 芯片式毛细管电泳分析仪检测的染色质MNase消化结果,分别显示了最佳消化(A)、消化不足(B)和过度消化(C)的情况。生物学重复样本以蓝色、红色和绿色曲线表示。请点击此处查看该图的高清版本。

图 2:文库构建后MNase消化效果的评估。 (A)经最佳消化的输入样本(生物学重复;红色、绿色、黑色)和免疫沉淀样本(生物学重复;青色、紫色、蓝色)在文库构建后的分布图谱;(B)次优消化的输入样本(生物学重复;红色、绿色、蓝色)和免疫沉淀样本(生物学重复;青色、紫色、橙色)文库的分布图谱。请点击此处查看此图的放大版本。

图3:文库构建后的定量PCR可用于评估ndChIP-seq文库的质量。 使用qcQpcr_v1.2,通过阳性与阴性靶标计算H3K4me3免疫沉淀文库相对于input文库的富集倍数,公式为2(input的Ct值 - IP的Ct值)。请点击此处查看该图的高清版本。

图 4:由 10,000 个原代 CD34+ 脐血细胞构建的代表性 ndChIP-seq 文库。 在三个生物学重复样本的启动子区(TSS±2 Kb)计算 H3K4me3 信号(每百万比对读段数)的皮尔逊相关性,(A)重复 1 与 2,(B)重复 1 与 3,(C)重复 2 与 3。(D)UCSC 浏览器中 HOXA 基因簇的视图,分别来自每次免疫沉淀使用 100 万个细胞的交联 ChIP-seq、每次免疫沉淀使用 10,000 个细胞的成功 ndChIP-seq,以及每次免疫沉淀使用 10,000 个细胞的失败 ndChIP-seq(红色:H3K27me3,绿色:H3K4me3,黑色:Input)。(E)比对到的读段中位于 MACS2 鉴定的 H3K4me3(黑色)和 H3K27me3(灰色)富集区域内的比例。请点击此处查看该图的放大版本。
| 缓冲液组成 |
| A.1. 免疫沉淀缓冲液(IP) |
| 20 mM Tris-HCl pH 7.5 |
| 2 mM EDTA |
| 150 mM NaCl |
| 0.1% Triton X-100 |
| 0.1% Deoxycholate |
| 10 mM Sodium Butyrate |
| A.2. 低盐洗涤缓冲液 |
| 20 mM Tris-HCl pH 8.0 |
| 2 mM EDTA |
| 150 mM NaCl |
| 1% Triton X-100 |
| 0.1% SDS |
| A.3. 高盐洗涤缓冲液 |
| 20 mM Tris-HCl pH 8.0 |
| 2 mM EDTA |
| 500 mM NaCl |
| 1% Triton X-100 |
| 0.1% SDS |
| A.4. ChIP 洗脱缓冲液 |
| 100 mM NaHCO3 |
| 1% SDS |
| A.5. 1x 裂解缓冲液 – 1 mL |
| 0.1% Triton |
| 0.1% Deoxycholate |
| 10 mM Sodium Butyrate |
| A.6. 抗体稀释缓冲液 |
| 0.05% (w/v) Azide |
| 0.05% 广谱抗菌剂(e.g. ProClin 300) |
| 溶于 PBS |
| A.7. 30% PEG/1M NaCl 磁珠溶液(参考文献16) |
| 30% PEG |
| 1 M NaCl |
| 10 mM Tris HCl pH 7.5 |
| 1 mM EDTA |
| 1 mL 洗涤后的超顺磁性磁珠 |
| A.8. 20% PEG/1M NaCl 磁珠溶液(参考文献16) |
| 30% PEG |
| 1 M NaCl |
| 10 mM Tris HCl pH 7.5 |
| 1 mM EDTA |
| 1 mL 洗涤后的超顺磁性磁珠 |
表1:ndChIP-seq 缓冲液成分。
| 组蛋白修饰 | 浓度 (µg/µL) |
| H3K4me3 | 0.125 |
| H3K4me1 | 0.25 |
| H3K27me3 | 0.125 |
| H3K9me3 | 0.125 |
| H3K36me3 | 0.125 |
| H3K27ac | 0.125 |
表2:ndChIP-seq 所需抗体用量。
| Reganet | 体积 (µL) |
| 超纯水 | 478 |
| 1 M Tris-HCl pH 7.5 | 10 |
| 0.5 M EDTA | 10 |
| 5 M NaCl | 2 |
| 甘油 | 500 |
| 总体积 | 1,000 |
表3:MNase稀释缓冲液配方。
| 试剂 | 体积 (µL) |
| 超纯水 | 13 |
| 20 mM DTT | 1 |
| 10x MNase 缓冲液 | 4 |
| 20 U/µl Mnase | 2 |
| 总体积 | 20 |
表4:MNase主混合液配方。
| 试剂 | 体积 (µL) |
| 洗脱缓冲液 | 30 |
| 缓冲液 G2 | 8 |
| 蛋白酶 | 2 |
| 总体积 | 40 |
表5:DNA纯化主混合液配方。
| 试剂 | 体积 (µL) |
| 超纯水 | 3.3 |
| 10x 限制性内切酶缓冲液 (例如 NEBuffer) | 5 |
| 25 mM ATP | 2 |
| 10 mM dNTPs | 2 |
| T4 多核苷酸激酶 (10 U/µl) | 1 |
| T4 DNA 聚合酶 (3 U/µl) | 1.5 |
| DNA 聚合酶 I 大片段 (Klenow 片段) (5 U/µl) | 0.2 |
| 总体积 | 15 |
表6:末端修复主混合液配方。
| 试剂 | 体积 (µL) |
| 超纯水 | 8 |
| 10x 限制性内切酶缓冲液 (e.g. NEBuffer) | 5 |
| 10 mM dATP | 1 |
| Klenow (3'-5' exo-) | 1 |
| 总体积 | 15 |
表7:A尾添加反应主混合液配方。
| 试剂 | 体积 (µL) |
| 超纯水 | 4.3 |
| 5x 快速连接缓冲液 | 12 |
| T4 DNA 连接酶 (2000 U/µl) | 6.7 |
| 总体积 | 23 |
表8:接头连接主混合液配方。
| 试剂 | 体积 (µL) |
| 超纯水 | 7 |
| 25 uM PCR 引物 1.0 | 2 |
| 5x HF 缓冲液 | 12 |
| DMSO | 1.5 |
| DNA 聚合酶 | 0.5 |
| 总体积 | 23 |
表9:PCR反应主混合液配方。
| 温度 (°C) | 持续时间 (s) | 循环次数 |
| 98 | 60 | 1 |
| 98 | 30 | |
| 65 | 15 | 10 |
| 72 | 15 | |
| 72 | 300 | 1 |
| 4 | hold | hold |
表10:PCR运行程序。
| 引物 | 序列 | 修饰 |
| PE_adapter 1 | 5’- /5Phos/GAT CGG AAG AGC GGT TCA GCA GGA ATG CCG AG -3’ | 5’ 修饰:磷酸化 |
| PE_adapter 2 | 5’ - ACA CTC TTT CCC TAC ACG ACG CTC TTC CGA TC*T - 3’ | 3’ 修饰:*T 为硫代磷酸键 |
补充表 1:用于生成 PE 接头的引物序列。
| 引物名称 | 序列 | 索引 | IndexRevC(用于测序) | |||||||
| PCR 反向索引引物 1 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATCGTGATCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | CGTGAT | atcacg | |||||||
| PCR 反向索引引物 2 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATCTGATCCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | CTGATC | gatcag | |||||||
| PCR 反向索引引物 3 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATGGGGTTCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | GGGGTT | aacccc | |||||||
| PCR 反向索引引物 4 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATCTGGGTCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | CTGGGT | acccag | |||||||
| PCR 反向索引引物 5 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATAGCGCTCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | AGCGCT | agcgct | |||||||
| PCR 反向索引引物 6 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATCTTTTGCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | CTTTTG | caaaag | |||||||
| PCR 反向索引引物 7 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATTGTTGGCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | TGTTGG | ccaaca | |||||||
| PCR 反向索引引物 8 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATAGCTAGCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | AGCTAG | ctagct | |||||||
| PCR 反向索引引物 9 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATAGCATCCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | AGCATC | gatgct | |||||||
| PCR 反向索引引物 10 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATCGATTACGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | CGATTA | taatcg | |||||||
| PCR 反向索引引物 11 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATCATTCACGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | CATTCA | tgaatg | |||||||
| PCR 反向索引引物 12 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATGGAACTCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | GGAACT | agttcc | |||||||
| PCR 反向索引引物 13 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATACATCGCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | ACATCG | cgatgt | |||||||
| PCR 反向索引引物 14 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATAAGCTACGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | AAGCTA | tagctt | |||||||
| PCR 反向索引引物 15 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATCAAGTTCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | CAAGTT | aacttg | |||||||
| PCR 反向索引引物 16 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATGCCGGTCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | GCCGGT | accggc | |||||||
| PCR 反向索引引物 17 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATCGGCCTCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | CGGCCT | aggccg | |||||||
| PCR 反向索引引物 18 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATTAGTTGCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | TAGTTG | caacta | |||||||
| PCR 反向索引引物 19 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATGCGTGGCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | GCGTGG | ccacgc | |||||||
| PCR 反向索引引物 20 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATGTATAGCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | GTATAG | ctatac | |||||||
| PCR 反向索引引物 21 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATCCTTGCCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | CCTTGC | gcaagg | |||||||
| PCR 反向索引引物 22 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATGCTGTACGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | GCTGTA | tacagc | |||||||
| PCR 反向索引引物 23 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATATGGCACGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | ATGGCA | tgccat | |||||||
| PCR 反向索引引物 24 | CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATTGACATCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT | TGACAT | atgtca | |||||||
补充表 2:PCR 反向索引引物序列。
| 引物 | 序列 | |
| ZNF333_genic_H3K9me3_F | 5'-AGCCTTCAATCAGCCATCATCCCT-3' | |
| ZNF333_genic_H3K9me3_R | 5'-TCTGGTATGGGTTCGCAGATGTGT-3' | |
| HOXA9-10_F | 5'-ACTGAAGTAATGAAGGCAGTGTCGT-3' | |
| HOXA9-10_R | 5'-GCAGCAYCAGAACTGGTCGGTG-3' | |
| GAPDH_genic_H3K36me3_F | 5'-AGGCAACTAGGATGGTGTGG-3' | |
| GAPDH_genic_H3K36me3_R | 5'-TTGATTTTGGAGGGATCTCG-3' | |
| GAPDH-F | 5'-TACTAGCGGTTTTACGGGCG-3' | |
| GAPDH-R | 5'-TCGAACAGGAGGAGCAGAGAGCGA-3' | |
| 组蛋白修饰 | 阳性靶标 | 阴性靶标 |
| H3K4me3 | GAPDH | HOXA9-10 |
| H3K4me1 | GAPDH_genic | ZNF333 |
| H3K27me3 | HOXA9-10 | ZNF333 |
| H3K27ac | GAPDH | ZNF333 |
| H3K9me3 | ZNF333 | HOXA9-10 |
| H3K36me3 | GAPDH_genic | ZNF333 |
补充表 3:常用组蛋白修饰标记(H3K4me3、H3K4me1、H3K27me3、H3K27ac、H3K9me3 和 H3K36me3)引物列表。
补充文件 1:ndChIP-seq 工作表。 请点击此处下载该文件。
补充代码文件:qcQpcr_v1.2。 用于低起始量天然 ChIP-seq 文库 qPCR 富集分析的 R 统计软件包。请单击此处下载该文件。
鉴于染色质修饰与核小体定位在转录调控中的组合特性,一种能够同时检测这些特征的方法有望为表观遗传调控提供新的见解。本文介绍的ndChIP-seq方案是一种优化的天然ChIP-seq方法,可实现对稀有原代细胞中组蛋白修饰和核小体密度的同时分析9,10。ndChIP-seq利用染色质的酶消化处理,结合双端大规模并行测序及高斯混合分布模型,能够在单个核小体水平上研究组蛋白修饰,并解析由细胞群体异质性驱动的表观基因组谱型。利用该方案,我们先前已报道了一种独特的免疫沉淀片段大小分布,该分布由双端测序读段边界确定,并与ChromHMM定义的特定染色质状态相关10,24。
ndChIP-seq 文库的质量取决于多个因素,例如抗体的特异性和灵敏度、MNase 消化反应的最佳条件以及染色质的质量。所用抗体的特异性对于成功构建 ndChIP-seq 文库至关重要。理想的抗体应对目标表位具有高亲和力,同时与其他表位的交叉反应性极低。同样重要的是,应选择对目标抗体具有最高亲和力的磁珠。
微球菌核酸酶(MNase)消化是本实验方案中一个关键步骤,对时间和酶浓度敏感。因此,在处理多个样本时,必须确保每个反应的孵育时间相等(见步骤2.2)。染色质的质量是显著影响ndChIP-seq结果的另一个重要因素。染色质若已发生断裂,会导致MNase消化图谱不理想,最终构建的文库信噪比偏低。对于细胞活力低或染色质已降解的原始样本(如福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)组织),不建议采用本实验方案。
在染色质提取过程中加入PIC可减少非特异性(即,随机)的染色质片段化,并保持组蛋白尾部的完整性。因此,PIC需在使用前立即加入裂解缓冲液和免疫沉淀缓冲液中。在通过流式细胞术筛选细胞时,应选择活细胞,并确保以较低流速分选细胞,以提高细胞数量估算的准确性和细胞活性。避免将细胞直接分选到裂解缓冲液中,因为鞘液会稀释裂解缓冲液,从而阻碍MNase对细胞膜的有效通透。根据细胞类型或生物体的不同,可能需要对MNase进行滴定,以获得最佳的消化效果。
哺乳动物细胞的ndChIP-seq实验要求窄峰标记的测序深度至少为5000万条成对读段(2500万个片段),宽峰标记和输入样本则需达到1亿条成对读段(5000万个片段)。若文库的测序深度显著低于此推荐值,高斯混合分布算法将无法实现最佳性能。对于单核小体与双核小体片段长度的加权分布值之间差异较小的启动子,ndChIP-seq无法将其分类为以单核小体或双核小体为主导的启动子,因此这些启动子必须在后续分析中予以剔除。可通过设置生物学重复以提高预测分布的可信度,并识别MNase消化及文库构建过程中的技术变异。
与以往的天然ChIP-seq方案不同,ndChIP-seq通过利用免疫沉淀后的片段大小,将MNase可及性测定的核小体密度与组蛋白修饰检测相结合,从而研究染色质结构和组蛋白修饰的组合效应。将ndChIP-seq应用于原代细胞和组织,将为表观遗传调控的整合特性提供新的见解,并有助于识别因细胞群体异质性所导致的表观遗传特征。
作者声明不存在任何竞争性经济利益。
A.L. 获得加拿大卫生研究院的加拿大研究生奖学金资助。本研究获得了不列颠哥伦比亚基因组学研究所和加拿大卫生研究院(CIHR-120589)的资助 ,作为加拿大表观遗传学、环境与健康研究联盟计划的一部分,同时获得M.H. 的特里·福克斯研究研究所项目资助(#TFF-122869)以及特里·福克斯研究研究所授予M.H. 的新研究员奖(资助号 #1039)。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 1M Tris-HCl –pH 7.5 | Thermo Scientific | 15567-027 | |
| 1M Tris-HCl –pH 8 | Thermo Scientific | 15568-025 | |
| 0.5M EDTA | Thermo Scientific | AM9260G | |
| 5M NaCl | Sigma | 1001385276 | |
| Triton X-100 | Sigma | 1001412354 | |
| 脱氧胆酸钠 | Sigma | 1001437582 | |
| SDS | Thermo Scientific | 15525-017 | |
| 碳酸氢钠 | Fisher Scientific | S233-500 | |
| 100% 乙醇 | NA | NA | |
| V型底96孔板(AB 1400) | Thermo Scientific | AB-1400-L | |
| Gilson P2 移液器 | Mandel | F144801 | |
| Gilson P10 移液器 | Mandel | F144802 | |
| Gilson P20 移液器 | Mandel | F123600 | |
| Gilson P100 移液器 | Mandel | F123615 | |
| Gilson P200 移液器 | Mandel | F123601 | |
| Gilson P1000 移液器 | Mandel | F123603 | |
| 微球菌核酸酶 | NEB | M0247S | |
| Thermo Mixer C(加热块混匀仪) | Eppendorf | 5382000023 | |
| 多通道12道P20移液器 | Rainin | 17013803 | |
| 多通道12道P200移液器 | Rainin | 17013805 | |
| 1.5 ml 低吸附管 | Eppendorf | 22431021 | |
| 0.5 ml 低吸附管 | Eppendorf | 22431005 | |
| 塑料板盖 | Edge Bio | 48461 | |
| PCR盖 | Bio Rad | MSD-1001 | |
| 铝制板盖 | Bio Rad | MSF-1001 | |
| 洗脱缓冲液(EB缓冲液) | Qiagen | 19086 | |
| 1M DTT | Sigma | 646563 | |
| Eppendorf 5810R 离心机 | Eppendorf | 22625004 | |
| 超纯水 | Thermo Scientific | 10977-015 | |
| Protein G 磁珠 | Thermo Scientific | 10001D | |
| Protein A 磁珠 | Thermo Scientific | 10001D | |
| 蛋白酶抑制剂混合物 | Calbiochem | 539134 | |
| 旋转平台 | Mandel | 1b109-12052010 | |
| 板式磁力架 | Alpaqua | 2523 | |
| 圆顶式12联管盖条 | Bio Rad | TCS1201 | |
| Buffer G2 | Qiagen | 1014636 | |
| 蛋白酶 | Qiagen | 19155 | |
| 管式磁力架(DynaMag-2) | Thermo Scientific | 12321D | |
| 管式磁力架(DynaMag-2) | LabCore | 730-006 | |
| V型塑料储液槽 | Mandel | S0100A | |
| 涡旋振荡器 | Mandel | C1801 | |
| 迷你离心机 | Mettler Toledo | XS2035 | |
| 分析天平 | Mandel | LB109-12052010 | |
| 快速连接反应缓冲液,5X | NEB | B6058S | |
| DNA聚合酶I大片段(Klenow片段) | NEB | M0210S | |
| Klenow片段(3'-5'外切酶活性) | NEB | M0212S | |
| T4 DNA聚合酶 | NEB | M0203S | |
| T4多核苷酸激酶 | NEB | M0201S | |
| 脱氧核苷酸溶液混合物,10mM | NEB | N0447S | |
| dATP溶液,10mM | NEB | N0440S | |
| Quick T4 DNA连接酶 | NEB | M0202T | |
| 腺苷-5'-三磷酸(ATP),25mM | NEB | P0756S | |
| DNA聚合酶 | Thermo Scientific | F549L | |
| NEBuffer 2 | NEB | B7002S | |
| Hank's平衡盐溶液 | Thermo Scientific | 14025076 | |
| 胎牛血清 | Thermo Scientific | A3160702 | |
| 磷酸盐缓冲液 | Thermo Scientific | 10010023 | |
| H3K4me3 | Cell Signaling | 9751S | |
| H3K4me1 | Diagenode | C15410037 | |
| H3K27me3 | Diagenode | pAb-069-050 | |
| H3K36me3 | Abcam | ab9050 | |
| H3K9me3 | Diagenode | C15410056 | |
| SeraMag 超顺磁性磁珠 |