HINWEIS: Autoklaviertes destilliertes und deionisiertes Wasser (ddH2O) wird für die Herstellung von Puffern und Reaktions-Mastermixen empfohlen.
>1. Zellen ernten und vernetzen
- Nach der Differenzierung von embryonalen Stammzellen (ES) der Maus in postmitotische Neuronen fügen Sie den geernteten Zellen 11 % Formaldehyd bis zu einer Endkonzentration von 1 % (v/v) hinzu. Gesteinszellen auf einer Wippplattform (Wippe, Schüttler oder Rotator) für 15 min bei Raumtemperatur (RT, 25 °C).
Anmerkung: Abhängig vom zu vernetzenden Zielprotein kann eine geringere Formaldehydvernetzung (z. B. eine Endkonzentration von 0,5 %) oder eine Doppelvernetzung mit Disuccinimidylglutarat (DSG) verwendet werden.
- Fügen Sie 2,5 M Glycin bis zu einer Endkonzentration von 150 mM hinzu, um die Vernetzungsreaktion zu stoppen. Gesteinszellen auf einer Schaukelplattform bei RT, für 5 min.
- Zentrifugieren Sie die vernetzten Zellen in konischen 15-ml-Röhrchen bei RT für 6 min bei 1.350 x g. Die Lösung aspirieren und dann die Zellen in 5 ml 1x phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS) resuspendieren.
Anmerkung: Die vernetzten Zellpellets können nach dem Schockfrosten mit flüssigem Stickstoff bei -80 °C gelagert werden.
>2. Zelllyse
HINWEIS: Die folgenden Schritte in diesem Protokoll gelten für ca. 2 x 107 neuronale Zellen, die von Maus-ES-Zellen differenziert wurden. Um Zellen aufzubrechen, werden Lysepuffer verwendet, die verschiedene Detergenzien enthalten. Geben Sie kurz vor der Verwendung 50 μl 1000x vollständigen Proteaseinhibitor (CPI) in 50 ml Puffer
.
- Bereiten Sie die Lysepuffer 1 bis 3 vor, wie in Tabelle 1 beschrieben.
- Tauen Sie vernetzte Zellpellets auf Eis auf und resuspendieren Sie die Zellpellets dann gründlich in 3 ml Lysepuffer 1 in konischen 15-ml-Röhrchen. Schaukeln Sie bei 4 °C für 15 min auf einer schaukelnden Plattform. Bei 1.350 x g für 5 min bei 4 °C zentrifugieren und Überstand aspirieren.
- Die pelletierten Zellen werden gründlich in 3 ml Lysepuffer 2 resuspendiert. Bei 4 °C für 10 min auf einer Schaukelplattform schaukeln. Bei 1.350 x g für 5 min bei 4 °C zentrifugieren und Überstand aspirieren.
- Geben Sie 1 ml Lysepuffer 3 zu jedem Pellet und lassen Sie es dann auf Eis. Fahren Sie sofort mit der Beschallung fort.
>3. Beschallung des Chromatins
HINWEIS: Bewahren Sie die Proben während dieses Beschallungsverfahrens auf Eis oder bei 4 °C auf, um die Vernetzungsumkehr zu reduzieren.
- Geben Sie mit einem sterilen Spatel Ultraschallkügelchen (Materialtabelle) bis zur 0,2-ml-Graduierung auf 15-ml-Polystyrolröhrchen auf. Waschen Sie die Ultraschallkügelchen durch Vortexen in 600 μl 1x PBS, bis keine trockenen Stellen mehr sichtbar sind. Die Röhrchen 5 s bei 30 x g zentrifugieren und 1x PBS aspirieren.
Anmerkung: Die Beschallung in Polystyroltuben ist effizienter als die Beschallung in Polypropylentuben. Wenn eine kleinere Anzahl von Zellen (z. B. <106 Zellen) beschallt wird, verwenden Sie 1,5-ml-Polystyrolröhrchen ohne Zugabe von Ultraschallkügelchen.
- Die Kernlysate werden gründlich in 1 ml Lysepuffer 3 (aus Schritt 2.4) resuspendiert und dann in die 15-ml-Polystyrolröhrchen mit den Ultraschallkügelchen überführt. Die Styroporschläuche kurz durchwirbeln.
- Um die vernetzte Chromatin-DNA zu fragmentieren, werden Kernlysate bei 4 °C für eine optimierte Anzahl von Zyklen beschallt, mit einer Leistungsamplitude von 30 W und Beschallungszyklen von 30 s an/30 s aus.
Anmerkung: Die Optimierung der Beschallung für jeden Zelltyp und jede Charge führt zu der besten Ausbeute an Chromatin-Immunpräzipitation-Exonuklease (ChIP-exo). Für 2 x 107 neuronale Mauszellen fragmentieren 20-30 Ultraschallzyklen bei den genannten Einstellungen das Chromatin im Bereich von 100-500 bp.
- Nachdem die Beschallung abgeschlossen ist, übertragen Sie alle Überstände (beschallte Lysate) aus jeder Probe in 1,5-ml-Röhrchen. Jede Probe wird mit 10 % 2-[4-(2,4,4-trimethylpentan-2-yl)phenoxy]ethanol) in einer Endkonzentration von 1 % versorgt. Durch Pipettieren mischen.
- Um Zellrückstände zu pelletieren, zentrifugieren Sie die Proben bei 13.500 x g für 10 Minuten bei 4 °C. Übertragen Sie alle beschallten Lysate (Überstände) aus jeder Probe in neue 1,5-ml-Röhrchen.
- Entnehmen Sie 30 μl beschalltes Lysat aus jeder Probe (~3% des beschallten Lysats) und geben Sie es in neue 1,5-ml-Röhrchen, um die Beschallung zu überprüfen. Lagern Sie die restlichen beschallten Lysate bei 4 °C, bis sie mit Antikörpern beschichteten Kügelchen inkubiert werden können.
>4. Überprüfung der Beschallung
- Stellen Sie 20 ml 2x Proteinase K-Puffer her, indem Sie 2 ml 0,5 M Tris-HCl (pH 8,0), 2 ml 0,5 M Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), 10 ml 10% Natriumdodecylsulfat (SDS) und 6 ml autoklaviertes ddH2O hinzufügen. Fügen Sie diesem Puffer keinen CPI hinzu. In einer 50-ml-Tube bei RT aufbewahren.
- Um die Protein-DNA-Vernetzung durch Entfernen der Proteine umzukehren, nehmen Sie die 30 μl beschalltes Chromatin aus jeder Probe (aus Schritt 3.6), fügen Sie 166 μl autoklaviertes ddH2O, 200 μl 2x Proteinase K-Puffer und 4 μl 20 mg/ml Proteinase K hinzu. Die Proben werden kurz vortexen und dann bei 65 °C für 1-3 h bei 24 x g inkubiert.
- HINWEIS: Die beschallten Lysate können über Nacht bei 65 °C rückvernetzt werden.
- Die DNA wird unter Verwendung von Phenol:Chloroform:Isoamylalkohol (PCIA: 25:24:1) und der Ethanolfällungsmethode wie folgt extrahiert
Vorsicht: PCIA ist giftig. Verwendung unter einem Abzug mit der üblichen persönlichen Schutzausrüstung (PSA).
- Geben Sie 400 μl PCIA in 1,5-ml-Röhrchen zu jeder Probe, stellen Sie den Vortex auf maximale Geschwindigkeit ein und wirbeln Sie die Proben 20 s lang vortexen. Zentrifugieren Sie bei 18.400 x g für 6 min bei RT. Es werden zwei Phasen beobachtet. Übertragen Sie die obere wässrige Schicht (klare Phase) jeder Probe vorsichtig in neue 1,5-ml-Röhrchen.
- 1 μl 10 mg/ml RNase A zugeben. Proben 30 Minuten lang bei 37 °C inkubieren.
- Geben Sie 1 μl 20 mg/ml-Glykogen zu jeder Probe und fällen Sie es dann mit 1 mL eiskaltem 100%igem Ethanol aus (gelagert in einem -20 °C-Gefrierschrank). Kurz mischen, dann die Proben 30 min bis 1 h im -80 °C Tiefkühlschrank inkubieren. Proben bei 18.400 x g für 10 min bei 4 °C zentrifugieren und vorsichtig 100 % Ethanol ausgießen.
- Waschen Sie die Pellets mit 500 μl eiskaltem 70%igem Ethanol (gelagert in einem -20 °C-Gefrierschrank). Bei 18.400 x g für 5 min bei 4 °C zentrifugieren. Vorsichtig 70 % Ethanol ausgießen.
- Die Proben werden in 1,5-ml-Röhrchen bei 50 °C inkubiert, bis das restliche Ethanol verdampft ist. Resuspendieren Sie DNA-Pellets in 15 μl autoklaviertem ddH2O oder nukleasefreiem ddH2O.
- Führen Sie die extrahierten DNA-Proben zusammen mit einer DNA-Leiter in einem 1,5%igen Agarosegel bei 120-180 V durch und überprüfen Sie die Größe der beschallten DNA.
>5. Antikörper-Inkubation mit Kügelchen
HINWEIS: Die folgenden Schritte in diesem Protokoll gelten für ca. 2 x 107 neuronale Zellen, die von Maus-ES-Zellen differenziert wurden. Frieren und tauen Sie magnetische Beads zu keinem Zeitpunkt während des ChIP-exo-Protokolls ein, da die Beads reißen und eine Kontamination der Probe verursachen oder die Leistung des Antikörpers beeinträchtigt werden kann.
- Bereiten Sie nach der Zelllyse und Beschallung die magnetischen Kügelchen von Protein G (Materialtabelle) für ChIP vor, mischen Sie die magnetischen Kügelchen, bis sie homogen sind, und geben Sie dann 25 μl magnetische Kügelchen in 2 ml-Protein-Low-Bind-Röhrchen.
HINWEIS: Die Art der verwendeten magnetischen Kügelchen hängt von der Spezies der Antikörper ab.
- Waschen Sie die Kügelchen mit 1 mL Blockierlösung (Tabelle 1), mischen Sie sie gut und legen Sie sie dann für 1 Minute auf ein Magnetgitter. Während Sie sich noch auf einem Magnetgestell befinden, entfernen Sie den Überstand, sobald er klar ist.
- Geben Sie 1 ml Blockierungslösung zu den magnetischen Kügelchen. Gesteinsröhren für 10 min bei 4 °C auf einer Schaukelplattform. Kurz drehen, dann die Röhrchen auf ein Magnetgestell legen und den Überstand entfernen.
- Wiederholen Sie Schritt 5.3 noch zwei weitere Male.
- Geben Sie 500 μl Blockierungslösung zu magnetischen Beads. Schleudern Sie den Antikörper kurz gegen Isl1 (0,04 μg/μl, Materialtabelle) und geben Sie dann 4 μg Antikörper in die entsprechenden 2-ml-Protein-Low-Bind-Röhrchen, die die magnetischen Kügelchen in Blockierungslösung enthalten.
- Wiederholen Sie Schritt 5.5 ohne Antikörper (d. h. die Kontrolle ohne Antikörper für ChIP).
Anmerkung: Die Menge des hinzuzufügenden Antikörpers kann empirisch bestimmt werden, indem die Qualität des Antikörpers und die Anzahl der für ChIP verwendeten Zellen berücksichtigt werden.
- Gesteinsproben bei 4 °C für 6−24 h auf einer Schaukelplattform.
>6. Chromatin-Immunpräzipitation (ChIP)
Die mit - Antikörpern beschichteten Kügelchen aus Schritt 5.8 werden mit 1 ml Blockierungslösung gewaschen. Die Proben werden 5 Minuten lang bei 4 °C auf eine Schaukelplattform gelegt. Überstand entfernen.
- Wiederholen Sie Schritt 6.1 noch zwei weitere Male.
- Resuspendieren Sie die mit Antikörpern beschichteten Kügelchen in 50 μl Blockierungslösung und geben Sie sie dann in neue 2-ml-Proteinröhrchen mit geringer Bindung. Für jede ChIP-Probe werden beschallte Lysate (~1,0 mL aus Schritt 3.6) zu Antikörper-beschichteten Kügelchen in 2-ml-Protein-Low-Bind-Röhrchen gegeben.
- Jede Probe wird über Nacht auf einer Wippplattform bei 4 °C inkubiert.
>7. ChIP wäscht
HINWEIS: Bewahren Sie Proben auf Eis oder bei 4 °C auf, um die Protein-DNA-Vernetzung während der ChIP-Waschungen aufrechtzuerhalten.
- Stellen Sie einen Waschpuffer mit hohem Salzgehalt, einen LiCl-Waschpuffer und einen 10 mM Tris-HCl-Puffer (pH 7,4) her, wie in Tabelle 2 beschrieben. In 50-ml-Röhrchen bei 4 °C lagern. Kurz vor der Verwendung 50 μl 1000x CPI-Material zu allen Puffern hinzufügen.
- Drehen Sie die Proben kurz in 2-ml-Protein-Low-Bind-Röhrchen, um Flüssigkeit aus den Kappen zu sammeln, legen Sie sie dann 1 Minute lang auf ein Magnetgestell und entfernen Sie den Überstand vorsichtig mit einer Pipette.
- Für ChIP-Waschungen geben Sie 1 ml Lysepuffer 3 (bei 4 °C) in jedes Röhrchen. Auf einer Wippplattform bei 4 °C 5 Min. mixen. Die Proben kurz drehen, dann 1 Minute lang auf ein Magnetgestell legen und den Überstand mit einer Pipette entfernen.
- Geben Sie 1 ml kalten Waschpuffer mit hohem Salzgehalt in jedes Röhrchen. Auf einer Wippplattform bei 4 °C 5 Min. mixen. Die Proben kurz drehen, dann 1 Minute lang auf ein Magnetgestell legen und den Überstand mit einer Pipette entfernen.
- Geben Sie 1 mL kalten LiCl-Waschpuffer in jedes Röhrchen. Auf einer Wippplattform bei 4 °C 5 Min. mixen. Die Proben kurz drehen, dann 1 Minute lang auf ein Magnetgestell legen und den Überstand mit einer Pipette entfernen.
- Geben Sie 1 mL kalten 10 mM Tris-HCl-Puffer (pH 7,4) in jedes Röhrchen. Auf einer Wippplattform bei 4 °C 5 Min. mixen. Die Proben kurz schleudern, dann 1 min auf ein Magnetgestell legen und den Überstand mit einer Pipette entfernen.
Anmerkung: Anstelle von Tris-HCl-Puffer (pH 7,4) kann Tris-EDTA-Puffer (pH 8,0) verwendet werden.
Tabelle 1: Rezepte für die Lysepuffer 1−3 und den Blockpuffer. In 50-ml-Röhrchen bei 4 °C lagern. Kurz vor der Verwendung 50 μl 1000x CPI (vollständiger Proteasehemmer) zu allen Puffern hinzufügen.
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
| Lyse-Puffer 1 |
| Reagenz | Volumen (ml) | [Finale] |
| 1 M HEPES (pH 7,3) | 2,5 | 50 mM |
| 5 M NaCl | 1,4 | ca. 140 mM |
| 0,5 M EDTA (pH 8,0) | 0,1 | 1 mM |
| 50% Glycerin | 10 | 10 % |
| 10% Octylphenolethoxylat | 2,5 | 0,50 % |
| 10% 2-[4-(2,4,4-trimethylpentan-2-yl)phenoxy]ethanol | 1,25 | 0,25 % |
| Autoklaviert ddH2O | Füllung bis 50 | |
| Lysepuffer 2 |
| Reagenz | Volumen (ml) | [Finale] |
| 0,5 M Tris-HCl (pH 8,0) | 1 | ca. 10 mM |
| 5 M NaCl | arabische Ziffer | ca. 200 mM |
| 0,5 M EDTA (pH 8,0) | 0,1 | 1 mM |
| Autoklaviert ddH2O | Füllung bis 50 | |
| Lysepuffer 3 |
| Reagenz | Volumen (ml) | [Finale] |
| 1 M Tris-HCl (pH 8,0) | 0,5 | ca. 10 mM |
| 5 M NaCl | 1 | ca. 100 mM |
| 0,5 M EDTA (pH 8,0) | 0,1 | 1 mM |
| 10% Desoxycholsäure | 0,5 | 0,10 % |
| 30% N-Lauroylsarcosin-Natriumsalzlösung | 0,83 | 0,50 % |
| Autoklaviert ddH2O | Füllung bis 50 | |
| Blockierende Lösung |
| Reagenz | Menge | [Finale] |
| Rinderserumalbumin (BSA) | 250 mg | 0,50 % |
| Vollständiger Proteasehemmer (CPI, 1000x) | 50 μL | 1x |
| Phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS) | Füllen auf 50 mL | |
Tabelle 2: Rezepte für ChIP-Waschungen: High Salt Wash Puffer, LiCl Wash Puffer und 10 mM Tris-HCl Puffer (pH 7,4). In 50-ml-Röhrchen bei 4 °C lagern. Kurz vor der Verwendung 50 μl 1000x CPI-Material zu allen Puffern hinzufügen.
kg
kg
kg
kg
kg
kg
| Waschpuffer mit hohem Salzgehalt |
| Reagenz | Volumen (ml) | [Finale] |
| 1 M HEPES (pH 7,3) | 2,5 | 50 mM |
| 5 M NaCl | 5 | 500 mM |
| 0,5 M EDTA (pH 8,0) | 0,1 | 1 mM |
| 10% 2-[4-(2,4,4-trimethylpentan-2-yl)phenoxy]ethanol | 5 | 1 % |
| 5% Desoxycholsäure | 1 | 0,10 % |
| 5% Sicherheitsdatenblatt | 1 | 0,10 % |
| Autoklaviert ddH2O | Füllung bis 50 | |
| LiCl Waschpuffer |
| Reagenz | Volumen (ml) | [Finale] |
| 0,5 M Tris-HCl (pH 8,0) | arabische Ziffer | ca. 20 mM |
| 0,5 M EDTA (pH 8,0) | 0,1 | 1 mM |
| 1 M LiCl | 12,5 | ca. 250 mM |
| 10% Octylphenolethoxylat | 2,5 | 0,50 % |
| 5% Desoxycholsäure | 5 | 0,50 % |
| Autoklaviert ddH2O | Füllung bis 50 | |
| 10 mM Tris-HCl Puffer |
| Reagenz | Volumen (ml) | [Finale] |
| 1 M Tris-HCl (pH 7,4) | 0,5 | ca. 10 mM |
| Autoklaviert ddH2O | Füllung bis 50 | |