16.13: Inmunoprecipitación de cromatina - ChIP

Chromatin Immunoprecipitation- ChIP
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Chromatin Immunoprecipitation- ChIP

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02:36 min
April 07, 2021

Overview

Chromatin immunoprecipitation, or ChIP, is an antibody-based technique used to identify sites on DNA that bind to transcription factors of interest or histone proteins. It also helps determine the type of histone modifications such as acetylation, phosphorylation, or methylation.

Types of ChIP

ChIP can be divided into two types – X-ChIP and N-ChIP. X-ChIP involves in vivo cross-linking of histones and regulatory proteins to DNA, fragmenting the DNA by sonication, and isolating the protein-DNA complexes by immunoprecipitating them with specific antibodies. On the other hand, N-ChIP does not involve cross-linking of DNA to proteins, and digestion is carried out using nucleases.

Downstream analysis of DNA  – protein interactions

After isolating the DNA of interest, techniques such as PCR, microarrays, or southern blot can be used for analysis. Alternatively, this DNA can be used for deep sequencing,  known as ChIP-Seq. ChIP can be modified using other methodologies for different analysis such as ChIA-PET, a technique that combines the principles of ChIP with chromosome conformation capture to detect long-range chromatin interactions mediated via a protein of interest; enChIP, a technique which employs the CRISPR/Cas9 system to target specific genomic regions and RIP-ChIP/RIP-Seq, a modification of ChIP used to analyze protein-RNA interactions.

Comparison between N-ChIP and X-ChIP

N-ChIP and X-ChIP have their own advantages and disadvantages. N-ChIP results in stronger antibody binding and efficient and highly specific immuno-precipitation. However, N-ChIP is suitable only in the case of tightly bound proteins such as histones, as transcription factors may get detached during processing. Additionally, not all of the nuclease-digested chromatin gets solubilized, resulting in the missing out of certain fractions of the sample.  X-ChIP is an excellent methodology for studying transcription factors that are not bound tightly to the DNA due to its cross-linking step. X-ChIP assay is also more sensitive than N-ChIP and requires lower amounts of samples as well as antibodies. Disadvantages of X-chip include possible difficulty in fragmentation due to excess cross-linking and false positives due to the cross-linking of transient-DNA protein interactions.

Transcript

La inmunoprecipitación de cromatina, abreviada como ChIP, es una técnica para estudiar las interacciones proteína-ADN que regulan la expresión génica.

En los eucariotas, el ADN se envuelve alrededor de las proteínas histonas y forma un complejo conocido como nucleosoma, que se agrupa aún más en una estructura conocida como cromatina para ayudar en el empaquetamiento apretado del ADN en las células.

La expresión génica se regula a través de modificaciones de histonas que desenredan o tensan estas estructuras, así como proteínas que se asocian con regiones cis-reguladoras en el ADN.

En ChIP, la cromatina se descompone y se utilizan anticuerpos que se unen a las modificaciones de histonas o proteínas reguladoras para aislar las moléculas objetivo con el ADN asociado.

El primer paso en este proceso es reticular la proteína al ADN con la ayuda de un agente de reticulación, como el formaldehído, que inmoviliza la proteína en el ADN, marcando el sitio de unión de la proteína. Después de la reticulación, la cromatina se corta mecánicamente en fragmentos cortos que van de 100 a 200 pares de bases. Este proceso se conoce como X-ChIP.

Un método alternativo es el N-ChIP, en el que las nucleasas digieren directamente el ADN de la cromatina en fragmentos cortos, sin ningún tipo de reticulación previa.

La inmunoprecipitación se lleva a cabo mediante la introducción de anticuerpos que se dirigen a las proteínas reguladoras en la solución que contiene ADN cortado o digerido. Estos anticuerpos están ligados a agentes que ayudan en el aislamiento selectivo.

Un método común es vincular los anticuerpos a perlas magnéticas. Se utiliza un imán para aislar los anticuerpos junto con las moléculas unidas.

El complejo se enjuaga para eliminar cualquier contaminante vagamente asociado y las moléculas objetivo se separan con la ayuda de un detergente, como SDS.

En el caso de X-ChiP, la reticulación se invierte con la ayuda de temperaturas elevadas, y los reguladores asociados o histonas se degradan con la ayuda de proteasas, dejando atrás el ADN.

La secuenciación del ADN asociado puede ayudar a identificar la secuencia cis-reguladora a la que se unió la proteína de interés o el gen cuya expresión está modulada por una modificación particular de histonas.

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