Cleavage under targets and tagmentation (CUT&Tag) ist eine effiziente Chromatin-Epigenom-Profiling-Strategie. Dieses Protokoll stellt eine verfeinerte CUT&Tag-Strategie für die Profilierung von Histonmodifikationen in Pflanzen dar.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
Cleavage under targets and tagmentation (CUT&Tag) ist eine effiziente Chromatin-Epigenom-Profiling-Strategie. Dieses Protokoll stellt eine verfeinerte CUT&Tag-Strategie für die Profilierung von Histonmodifikationen in Pflanzen dar.
Epigenomische Regulation auf chromatischer Ebene, einschließlich DNA- und Histonmodifikationen, Verhalten von Transkriptionsfaktoren und nicht-kodierende RNAs mit ihren rekrutierten Proteinen, führen zu einer zeitlichen und räumlichen Kontrolle der Genexpression. Spaltung unter Targets und Tagmentation (CUT & Tag) ist eine Enzym-Tethering-Methode, bei der das spezifische Chromatinprotein zuerst durch seinen spezifischen Antikörper erkannt wird und dann der Antikörper ein Protein-A-Transposase-Fusionsprotein (pA-Tn5) anbindet, das das gezielte Chromatin in situ durch die Aktivierung von Magnesiumionen spaltet. Hier stellen wir unser zuvor veröffentlichtes CUT&Tag-Protokoll zur Verfügung, das intakte Kerne verwendet, die aus allortetraploiden Baumwollblättern mit Modifikation isoliert wurden. Dieses Schritt-für-Schritt-Protokoll kann für die epigenomische Forschung an Pflanzen verwendet werden. Darüber hinaus werden wesentliche Modifikationen zur Isolierung von Pflanzenkernen mit kritischen Anmerkungen versehen.
Transkriptionsfaktor-bindende DNA-Stellen und offenes Chromatin, das mit Histon-Modifikationsmarkierungen assoziiert ist, spielen eine entscheidende funktionelle Rolle bei der Regulierung der Genexpression und sind die Hauptschwerpunkte der epigenetischen Forschung1. Herkömmlicherweise wurde der Chromatin-Immunpräzipitationsassay (ChIP) in Verbindung mit der Tiefensequenzierung (ChIP-seq) für die genomweite Identifizierung spezifischer Chromatin-Histon-Modifikation oder DNA-Ziele mit spezifischen Proteinen verwendet und ist im Bereich der Epigenetik weit verbreitet2. Die CUT&Tag-Technologie (Cleavage under targets and tagmentation) wurde ursprünglich vom Henikoff Lab entwickelt, um die proteinassoziierten DNA-Fragmente im gesamten Genom zu erfassen5. Im Vergleich zu ChIP kann CUT&Tag DNA-Bibliotheken mit hoher Auflösung und außergewöhnlich niedrigem Hintergrund mit einer kleinen Anzahl von Zellen mit einem vereinfachten Verfahren generieren3. Bisher wurden Methoden zur Analyse von Chromatinregionen mit spezifischen Histonmodifikationen mittels CUT&Tag in tierischen Zellen etabliert4,5. Konkret wurde Single-Cell CUT&Tag (scCUT&Tag) auch erfolgreich für menschliche Gewebe und Zellen entwickelt6. Aufgrund der Komplexität der Zellwand und der Sekundärmetaboliten ist CUT&Tag für Pflanzengewebe jedoch immer noch eine technische Herausforderung.
Zuvor berichteten wir über ein CUT&Tag-Protokoll mit intakten Kernen, die aus allotetraploiden Baumwollblättern isoliert wurden4. Um die Effizienz der Nukleisolierung und DNA-Erfassung unter Verwendung von Pflanzengewebe zu demonstrieren, wird hier das Profiling-Verfahren vorgestellt. Zu den wichtigsten Schritten gehören die Isolierung intakter Kerne, die In-situ-Inkubation mit dem Antikörper zur Chromatinmodifikation, die Transposase-Inkubation , die Adapterintegration und die DNA-Bibliotheksvorbereitung . Die Fehlersuche konzentriert sich auf die Vorbereitung der CUT&Tag-Bibliothek für die Isolierung und Qualitätskontrolle der Pflanzenkerne.
In dieser Studie stellen wir eine verfeinerte CUT&Tag-Strategie für Pflanzen vor. Wir bieten nicht nur ein Schritt-für-Schritt-Protokoll für die H3K4me3-Profilierung in Baumwollblättern, sondern auch eine optimierte Methodik für die Isolierung von Pflanzenkernen, einschließlich der Strategie zur Auswahl der Reinigungsmittelkonzentration für die richtige Zelllyse und der Strategie zur Filterung der Kerne. Detaillierte Schritte mit kritischen Kommentaren sind ebenfalls in diesem aktualisierten Protokoll enthalten.
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
1. Transposase- und Lagerlösungen vorbereiten (Tag 1)
HINWEIS: In diesem Teil werden die Oligonukleotidadapter mit Tn5-Transposase komplexiert, um eine aktive Transposase zu erzeugen.
2. Nuklei-Isolierung (Tag 2)
3. Antikörper-Inkubation
4. Transposase-Inkubation
5. Tagmentierung
6. DNA-Extraktion und NGS-Bibliotheksaufbau
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Abbildung 1 zeigt den CUT&Tag-Workflow. Abbildung 2 zeigt die DAPI-Färbung der intakten Kerne. Ziel des Schrittes "Nuklei-Isolierung" war es, die intakten Kerne in ausreichender Menge für die anschließende CUT&Tag-Reaktion zu erhalten. Abbildung 3 zeigt die Agarosegelelektrophorese von PCR-Produkten. Die IgG-Negativkontrolle wird parallel zum Aufbau des Experiments benötigt. Im Vergleich zur IgG-Kontrollgruppe reichte der Gr...
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Hier haben wir CUT & Tag beschrieben, eine Technologie zur Generierung von DNA-Bibliotheken mit hoher Auflösung und außergewöhnlich niedrigem Hintergrund unter Verwendung einer kleinen Anzahl von Zellen mit einem vereinfachten Verfahren im Vergleich zur Chromatin-Immunpräzipitation (ChIP). Unser Erfolg mit der H3K4me3-Profilierung in Baumwollblättern legt nahe, dass CUT&Tag, das ursprünglich für tierische Zellen entwickelt wurde, auch für Pflanzenzellen verwendet werden kann. Sowohl das Tris-Puffersystem, das
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Alle Autoren haben keine Interessenkonflikte mit einem Unternehmen, das eines der oben genannten Produkte handelt.
Diese Arbeit wurde zum Teil durch Zuschüsse der National Natural Science Foundation of China (NSFC, 31900395, 31971985, 31901430) und Fundamental Research Funds für die Central Universities, das Hainan Yazhou Bay Seed Lab (JBGS, B21HJ0403), die Hainan Provincial Natural Science Foundation of China (320LH002) und das JCIC-MCP-Projekt finanziell unterstützt.
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Zentrifuge Eppendorf 5424R PCR-Maschine NanoDrop One Spektralphotometer Thermo Scientific
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Antikörper | |||
| Anti-H3K4me3 | Millipore | 07-473 | |
| Normales Kaninchen-IgG | Millipore | 12-370 | |
| Chemicals | |||
| Bei -20° lagern; C | |||
| Digitonin (~50% (TLC) | Sigma-Aldrich | D141 | Herstellung einer 5%igen Digitonin-Stammlösung (200 mg Digitonin [~50% Reinheit] auf 2 mL DMSO). Hinweis: Mit einem 0,22-Mikron-Filter sterilisieren. Bei -20° lagern; C |
| Dimethylsulfoxid (DMSO) | |||
| (EDTA) | 0,5 M EDTA (pH = 8,5) Stammlösung herstellen. Hinweis: Für die Herstellung von 100 ml 0,5 M EDTA (pH = 8,5) werden ca. 2 g Natriumhydroxid (NaOH)-Pellets benötigt, um den pH-Wert | ||
| Ethanol | |||
| GlycoBlue Coprecipitant (15 mg/ml) | Invitrogen | AM9516 | |
| Magnesiumchlorid (MgCl2) | Herstellung von 1 M MgCl2 Stammlösung | ||
| Proteasehemmer Cocktail | Calbiochem | 539133-1SET | |
| Kaliumchlorid (KCl) | 1 M KCl-Stammlösung | ||
| herstellen Phenol:Chloroform:Isoamylalkohol (25:24:1,v:v:v) | |||
| Natriumchlorid (NaCl) | 5 M NaCl-Stammlösung | ||
| Spermidin | herstellen 2 M Spermidin-Stammlösung herstellen, bei -20 °C lagern. | ||
| Natriumdodecylsulfat (SDS) | 10%ige SDS-Stammlösung herstellen. Hinweis: Nicht autoklavieren; Sterilisieren mit einem 0,22-Mikron-Filter | ||
| Tris-Basis | Herstellung 1 M Tris (pH = 8,0) Stammlösung | ||
| Triton X-100 | Herstellung 20% Triton X-100 Stammlösung | ||
| Enzym | |||
| Hyperaktive pG-Tn5/pA-Tn5-Transposase für CUT& Tag | Vazyme | S602/S603 | Überprüfen Sie die Antikörperaffinität des Proteins A oder Proteins G, das mit dem Tn5 fusioniert ist. Im Allgemeinen weisen die Proteine A und G eine breite Antikörperaffinität auf. Protein A hat jedoch eine relativ höhere Affinität zu Kaninchen-Antikörpern und Protein G eine relativ höhere Affinität zu Maus-Antikörpern. Wählen Sie die geeigneten Transposase-Produkte aus, die zu Ihrem Antikörper passen. |
| TruePrep Amplify Enzym | Vazyme | TD601 | |
| Ausrüstung | |||
| Applied Biosystems | ABI9700 | ||
| Orbitalschüttler | MIULAB | HS-25 | |
| ND-ONE-W |
Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden
Genehmigung beantragen