Methodenartikel

Mapping genomweite zugänglich Chromatin in primären menschlichen T-Lymphozyten durch ATAC-Seq

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DOI:

10.3791/56313

13. November 2017

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Test für Transposase zugänglichen Chromatin gepaart mit Hochdurchsatz-Sequenzierung (ATAC-Seq) ist eine genomweite Methode zugänglich Chromatin aufzudecken. Dies ist ein Schritt für Schritt ATAC-Seq-Protokoll von molekularen bis die abschließende computergestützte Analyse, optimiert für menschlichen Lymphozyten (Th1/Th2). Dieses Protokoll kann von Wissenschaftlern ohne Vorkenntnisse in Next Generation Sequencing Methoden übernommen werden.

Zusammenfassung

Test für Transposase zugänglichen Chromatin mit Hochdurchsatz-Sequenzierung (ATAC-Seq) ist eine Methode zur Identifizierung von offenen (zugänglich) Regionen des Chromatins. Diese Regionen sind regulatorische DNA-Elemente (z.B., Promotoren, Enhancer, Locus Kontrollregionen, Isolatoren), welche, die Transkription Faktoren binden. Mapping der zugänglichen Chromatin-Landschaft ist ein leistungsfähiger Ansatz zur Aufdeckung aktive regulatorische Elemente über das Genom. Diese Informationen dienen als eine unvoreingenommene Ansatz für die Entdeckung, das Netz der relevanten Transkriptionsfaktoren und Mechanismen der Chromatinstruktur, die Genprogramme Ausdruck zu regieren. ATAC-Seq ist eine robuste und sensible Alternative zu DNase ich Überempfindlichkeit Analyse gepaart mit Next Generation Sequencing (DNase-Seq) und Formaldehyd-gestützte Isolation der regulatorischen Elemente (Jahrmarkt-Seq) für genomweite Analyse von Chromatin Zugänglichkeit und die Sequenzierung von micrococcal Nuklease-Sensitive Websites (MNase-Seq) Nukleosom Positionierung zu bestimmen. Wir präsentieren Ihnen ein detailliertes ATAC-Seq-Protokoll optimiert für menschliche primäre d.h. CD4 +-Lymphozyten Immunzellen (T-Helfer 1 (Th1) und Th2-Zellen). Dieses umfassende Protokoll beginnt mit Zellernte, dann beschreibt das molekulare Verfahren von Chromatin Tagmentation, Probenvorbereitung für die Sequenzierung der nächsten Generation, und auch Methoden und Überlegungen für die computergestützten Analysen verwendet, um interpretieren Sie die Ergebnisse. Um Zeit und Geld zu sparen, haben wir darüber hinaus eingeführt Qualitätskontrollmaßnahmen zur Bewertung der ATAC-Seq-Bibliothek vor der Sequenzierung. Wichtig ist, erlauben die Grundsätze, die in diesem Protokoll präsentiert seine Anpassung an anderen menschlichen immun- und nicht-immunen Primärzellen und Zell-Linien. Diese Richtlinien werden auch nützlich für Labore die nicht geübt im Umgang mit Next Generation Sequencing-Methoden sind.

Einleitung

ATAC-Seq1,2 ist eine robuste Methode, die Ermittlung der regulatorischen3 offene Chromatin Regionen und Nukleosom Positionierung ermöglicht. Diese Information gilt für ableiten, die Lage, die Identität und die Aktivität von Transkriptionsfaktoren. Die Methode Empfindlichkeit zur Messung der quantitative Abweichungen in Chromatinstruktur ermöglicht die Untersuchung der Aktivität von Chromatin Faktoren, einschließlich Chromatin Remodelers und Modifikatoren sowie die transkriptionelle Aktivität der RNA-Polymerase II1. ATAC-Seq bietet somit einen leistungsstarke und ....

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Protokoll

alle Verfahren wurden von institutionellen Review Board der Bar-Ilan-Universität angenommen und das Protokoll folgt den Richtlinien des Ausschusses zur Genehmigung der Experimente zur Verfügung gestellt.

1. Reinigung von naiven CD4 + Zellen und Polarisation zu T-Helfer-1 (Th1) und Th2-Zellen

Hinweis: hier beschreiben wir die Vorgehensweise, die gefrorenen menschlichen peripheren mononukleären Blutzellen (PBMCs) ab. Der erste Schritt besteht aus CD4 + Zellen mittels Microbeads zu isolieren und Spalten in der Regel geben uns mehr als 95 % der CD4 +-Zellen. Dieser Schritt kann jedoch nach dem bevorzugten Protokoll ....

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Ergebnisse

Das Endergebnis dieses Protokolls ist ein ATAC-Seq-Bibliothek von in der Regel 3-20 ng/µL. Bei der Ausführung auf ein System für die DNA-Integrität-Analyse (siehe Tabelle der Materialien/Geräte), sie zeigen Leiter aussehen2 (Abb. 3A). Die durchschnittliche Größe der DNA-Fragmente ist in der Regel ~ 450-530 bp.

Richtige Qualitätskontrolle der ATAC-Seq-Biblioth.......

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Diskussion

Das hier beschriebene ATAC-Seq-Protokoll erfolgreich eingesetzte für die Analyse von zugänglich Chromatin in primäre Zellen (menschliche Th1, Th2 Zellen und B-Zellen) sowie die kultivierten Zelllinien (MCF10A menschlichen Brustkrebszellen und U261-Glioblastom-Zellen). Andere Zelltypen ATAC-Seq zuweisen kann einige Protokoll-Optimierung, vor allem in der Lyse Schritt erfordern. Wenn die Konzentration von nichtionischen Waschmittel zu hoch ist, liegt möglicherweise ein höherer Prozentsatz der mitochondrialen DNA-Kontaminat.......

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Offenlegungen

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Danksagungen

Diese Arbeit wird unterstützt von der Israel Science Foundation (Grant 748/14), Marie-Curie-Integration gewähren (CIG) - RP7-Menschen-20013-CIG-618763 und -CORE Programm für Planung und Budgetierung Ausschuss und der Israel Science Foundation grant Nr. 41/11.

....

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
50 mL RöhrchenLumitronLUM-CFT011500-PKann von anderen Anbietern sein.
MikroröhrchenAxygen IncMCT-175-CKann von anderen Anbietern sein.
Serologische 25-ml-PipettenCorning Costar4489Kann von anderen Anbietern stammen.
GewebekulturflascheLumitronLUM-TCF-012-250-PKann von anderen Anbietern sein.
Countes Automatisierter ZellzählerInvitrogenC10227
NucleoSpin GewebeMACHEREY-NAGEL740952.5
Mononukleäre Zellen des peripheren Blutes ( PBMC)ATCC  PCS&schüchtern; 800&schüchtern; 011Kann von anderen Anbietern stammen.
RPMI 1640 MediumBiological Industries01-103-1AKann von anderen Anbietern stammen.
L-Glutamin-Lösung (200 mM)Biological Industries03-020-1BKann von anderen Anbietern stammen.
Penicillin-StreptomycinBiological Industries03-031-1BKann von anderen Anbietern sein.
Fötales Rinderserum (FBS),  Hitzeinaktiviertebiologische Industrien04-127-1Kann von anderen Anbietern stammen.
MACS CD4-Mikrokügelchen, menschlichMiltenyi Biotec130-045-101
MACS MS-SäulenMiltenyi Biotec130-042-201
Anti-Human-CD4 FITCBiogems06121-50
Maus-IgG1-Isotypkontrolle FITCBiogems44212-50
Anti-Human-CD3 (OKT3)Tonbo biosciences40-0037
Anti-Human-CD28 SAFIRE PurifiedBiogems10311-25
Rekombinantes humanes IL2Peprotech200-02
rekombinantes humanes IL4Peprotech200-04
rekombinantes humanes IL12 p70Peprotech200-12
In Vivo Ready Anti-Human IL-4 (MP4-25D2)Tonbo40-7048
LEAF  Gereinigtes Anti-Human-IFN-& Gamma;BioLegend506513
NaCl, analytische QualitätCarlo Erba479687Kann von anderen Anbietern sein.
Magnesiumchlorid, Hexahydrat,Calbiochem442611Kann von anderen Anbietern sein.
EDTAMP Biomedicals800682Kann von anderen Anbietern stammen.
Tris, ultrarein, 99,9% reinMP Biomedicals819620Kann von anderen Anbietern sein.
NP-40 Alternative (Nonylphenyl Polyethylenglykol)Calbiochem492016Kann von anderen Anbietern sein.
ProteasehemmerSigmaP2714Dieser Proteasehemmer Coctail ist ein Pulver. Zur Herstellung einer 100-fachen Lösung in 1 ml Wasser molekularbiologischer Qualität verdünnen.
Magnetische Festphasen-Reverse-Immobilisierungsperlen: AMPure XP-KügelchenBeckman63881
PCR-AufreinigungskitHyLabsEX-GP200Kann von anderen Anbietern stammen.
Nextera DNA-Bibliotheksvorbereitungskit (TDE1-Transposase und TD-Puffer)IlluminaFC-121-1030
NEBNext High-Fidelity 2 x PCR Master MixNew England BioLabsM0541
NEBNext Q5 Hot Start HiFi PCR Master MixNew England BioLabsM0543
SYBR Grün I InvitrogenS7585
  CFX Connect Real-Time PCR  Erkennung  SystemBio-rad185-5200Kann von anderen Herstellern sein.
CFX Manager SoftwareBio-rad1845000
Mastermix für qPCR: iTaq Universal SYBR Green SupermixBio-rad172-5124Kann von anderen Anbietern sein.
Qubit Fluorometer 2.0InvitrogenQ32866
Qubit dsDNA HS Assay KitInvitrogenQ32854
Magnet für Eppendorf RöhrchenInvitrogen12321DKann von anderen Anbietern sein.
Swing Bucket Kühlzentrifuge mit den Eimern für 15 mL Falcon Röhrchen und Eppendorf RöhrchenThermo Scientific75004527Könnte von anderen Anbietern sein. Es ist wichtig, dass es Eimer für Eppendorf-Rohre gibt.
ThermoschüttlerMRCKann von anderen Anbietern sein.
Hochempfindliches D1000 ScreenTapeAgilent Technologies5067-5584
Hochempfindliche D1000 ReagenzienAgilent Technologies5067-5585
4200 TapeStation-SystemAgilent TechnologiesG2991AABandbasierte Plattform für die Elektrophorese
Hochempfindliches DNA-KitAgilent Technologies5067-4626Reagenz für hochempfindliche TapeStation-Analyse
Primername und SequenzUnternehmen
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Ad2.24_expected Indexsequenz gelesen: 5'-P7-Sequenz-[Indexsequenz]-Transposase-Sequenz-3'F1
: 5'-CCTTTTTATTTGCCCATACACTC-3'IDT
R1: 5'-CCCAGATAGAAAGTTGGAGAGG-3'IDT
F2: 5'-TTGAGGGATGCCATAACAGTC-3'IDT
R2: 5'-CTGCTGAACAACATCCTTCAC-3'IDT
F3: 5'-GGTTTGCAGGGGGCGTTG-3'IDT
R3: 5'-AGAGGAATCTGGGAGTGACG-3'IDT
F4: 5'-TGCTCATTCCGTTTCCCCCCTAC-3'IDT
R4: 5'-AGCCGGAAAGAAAGTTCCTG-3'IDT
in europäischer Qualität in molekularbiologischer Qualität

Referenzen

  1. Buenrostro, J. D., Giresi, P. G., Zaba, L. C., Chang, H. Y., Greenleaf, W. J. Transposition of native chromatin for fast and sensitive epigenomic profiling of open chromatin, DNA-binding proteins and nucleosome position. Nat Methods. 10 (12), 1213-1218 (2013).
  2. Buenrostro, J. D., Wu, B., Chang, H. Y., Greenleaf, W. J.

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Chromatin Zug nglichkeitprim re T LymphozytenKernisolierungTranspositionsreaktionBibliotheksamplifikationQualit tskontrollma nahmenPeak Calling AnalyseDNA ReinigungsschrittReinigung mittels magnetischer Beads

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