Le clivage sous les cibles et le marquage (CUT&Tag) est une stratégie efficace de profilage épigénomique de la chromatine. Ce protocole présente une stratégie CUT&Tag affinée pour le profilage des modifications des histones chez les plantes.
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Le clivage sous les cibles et le marquage (CUT&Tag) est une stratégie efficace de profilage épigénomique de la chromatine. Ce protocole présente une stratégie CUT&Tag affinée pour le profilage des modifications des histones chez les plantes.
La régulation épigénomique au niveau chromatique, y compris les modifications de l’ADN et des histones, les comportements des facteurs de transcription et les ARN non codants avec leurs protéines recrutées, conduisent à un contrôle temporel et spatial de l’expression des gènes. Le clivage sous cibles et marquage (CUT&Tag) est une méthode d’attachement enzymatique dans laquelle la protéine spécifique de chromatine est d’abord reconnue par son anticorps spécifique, puis l’anticorps attache une protéine de fusion A-transposase (pA-Tn5), qui clive la chromatine ciblée in situ par l’activation d’ions magnésium. Ici, nous fournissons notre protocole CUT&Tag précédemment publié en utilisant des noyaux intacts isolés à partir de feuilles de coton allortetraploïdes avec modification. Ce protocole étape par étape peut être utilisé pour la recherche épigénomique chez les plantes. En outre, des modifications substantielles pour l’isolement des noyaux végétaux sont accompagnées de commentaires critiques.
Les sites d’ADN de liaison au facteur de transcription et la chromatine ouverte associée aux marques de modification des histones jouent un rôle fonctionnel essentiel dans la régulation de l’expression des gènes et constituent les principaux axes de recherche épigénétique1. Classiquement, le test d’immunoprécipitation de la chromatine (ChIP) couplé au séquençage profond (ChIP-seq) a été utilisé pour l’identification à l’échelle du génome de la modification spécifique de l’histone de la chromatine ou de cibles d’ADN avec des protéines spécifiques, et est largement adopté dans le domaine de l’épigénétique2. La technologie de clivage sous cibles et de marquage (CUT&Tag) a été développée à l’origine par le laboratoire Henikoff pour capturer les fragments d’ADN affiliés aux protéines dans tout le génome5. Par rapport au ChIP, CUT&Tag peut générer des bibliothèques d’ADN à haute résolution et avec un arrière-plan exceptionnellement faible en utilisant un petit nombre de cellules avec une procédure simplifiée3. À ce jour, des méthodes d’analyse des régions de chromatine avec des modifications spécifiques des histones à l’aide de CUT&Tag ont été établies dans des cellules animales4,5. Plus précisément, le CUT&Tag unicellulaire (scCUT&Tag) a également été développé avec succès pour les tissus et cellules humains6. Cependant, en raison de la complexité de la paroi cellulaire et des métabolites secondaires, CUT&Tag est toujours techniquement difficile pour les tissus végétaux.
Auparavant, nous avions signalé un protocole CUT&Tag utilisant des noyaux intacts isolés à partir de feuilles de coton allotétraploïdes4. Pour démontrer l’efficacité de l’isolement des noyaux et de la capture de l’ADN à l’aide de tissus végétaux, la procédure de profilage est présentée ici. Les principales étapes comprennent l’isolement des noyaux intacts, l’incubation in situ avec l’anticorps pour la modification de la chromatine, l’incubation de la transposase, l’intégration de l’adaptateur et la préparation de la bibliothèque d’ADN. Le dépannage se concentre sur la préparation de la bibliothèque CUT&Tag pour l’isolation des noyaux de la plante et le contrôle qualité.
Dans cette étude, nous présentons une stratégie CUT&Tag affinée pour les plantes. Non seulement nous fournissons un protocole étape par étape pour le profilage H3K4me3 dans les feuilles de coton, mais nous fournissons également une méthodologie optimisée pour l’isolement des noyaux végétaux, y compris la stratégie de sélection de la concentration de détergent pour une lyse cellulaire appropriée et la stratégie de filtrage des noyaux. Des étapes détaillées avec des commentaires critiques sont également incluses dans ce protocole mis à jour.
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1. Préparer la transposase et les solutions mères (Jour 1)
REMARQUE: Dans cette partie, les adaptateurs oligonucléotidiques sont complexés avec la transposase Tn5 pour rendre la transposase active.
2. Isolement des noyaux (Jour 2)
3. Incubation d’anticorps
4. Incubation de la transposase
5. Balisage
6. Extraction de l’ADN et construction de la bibliothèque NGS
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La figure 1 illustre le flux de travail CUT&Tag. La figure 2 montre la coloration DAPI des noyaux intacts. L’objectif de l’étape « isolement des noyaux » était d’obtenir les noyaux intacts en quantité suffisante pour la réaction CUT&Tag ultérieure. La figure 3 montre l’électrophorèse sur gel d’agarose des produits de PCR. Le contrôle négatif IgG est requis en parallèle lors de la mise en place de l’expérience. Par rapport au...
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Ici, nous avons décrit CUT&Tag, une technologie permettant de générer des bibliothèques d’ADN à haute résolution et en arrière-plan exceptionnellement faible en utilisant un petit nombre de cellules avec une procédure simplifiée par rapport à l’immunoprécipitation de la chromatine (ChIP). Notre succès avec le profilage H3K4me3 dans les feuilles de coton suggère que CUT&Tag, qui a d’abord été conçu pour les cellules animales, peut également être utilisé pour les cellules végétales. Le système tampon Tris couramment utilis...
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Tous les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts avec une société négociant l’un des produits mentionnés ci-dessus.
Ce travail a été soutenu financièrement en partie par des subventions de la National Natural Science Foundation of China (NSFC, 31900395, 31971985, 31901430), et des fonds de recherche fondamentale pour les universités centrales, Hainan Yazhou Bay Seed Lab (JBGS, B21HJ0403), Hainan Provincial Natural Science Foundation of China (320LH002) et le projet JCIC-MCP.
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Anticorps | |||
| Anti-H3K4me3 | Millipore | 07-473 | |
| IgG de lapin normal | Millipore | 12-370 | |
| Produits chimiques | |||
| Albumine sérique bovine (BSA) | Préparer 10 mg/ml de solution mère de BSA. Conserver à -20° ; C | ||
| digitonine (~50 % (TLC) | Sigma-Aldrich | D141 | Préparez une solution mère de digitonine à 5 % (200 mg de digitonine [~50 % de pureté] pour 2 mL de DMSO). Remarque : Stérilisez à l’aide d’un filtre de 0,22 micron. Conserver à -20° ; C |
| diméthylsulfoxyde (DMSO) | |||
| chloroforme | |||
| éthylènediamineacide tétraacétique (EDTA) | Produire 0,5 M EDTA (pH = 8,5) solution mère. Remarque : Pour fabriquer 100 ml d’EDTA 0,5-M (pH = 8,5), il faut environ 2 g de pastilles d’hydroxyde de sodium (NaOH) pour ajuster le pH de l’éthanol | ||
| Coprécipitant GlycoBlue (15 mg/mL) | Invitrogen | AM9516 | |
| chlorure de magnésium (MgCl2) | Make 1 M MgCl2 cocktail | ||
| d’inhibiteurs de protéase | Calbiochem | 539133-1SET | |
| chlorure de potassium (KCl) | Fabriquer 1 M de KCl solution mère | ||
| phénol :chloroforme :alcool isoamylique (25:24:1,v :v :v) | |||
| chlorure de sodium (NaCl) | Faire 5 M NaCl solution mère | ||
| spermidine | Fabriquer 2 M de spermidine solution mère, conserver à -20° ;C. | ||
| dodécylsulfate de sodium (SDS)Préparez | une solution mère SDS à 10 %. Remarque : Ne pas autoclaver ; stériliser à l’aide d’un filtre de 0,22 micron | ||
| Tris | Préparer 1 M de solution mère Tris (pH = 8,0) | ||
| Triton X-100 | Préparer 20 % de solution mère Triton X-100 | ||
| enzyme | |||
| hyperactive pG-Tn5/pA-Tn5 transposase pour CUT& Tag | Vazyme | S602/S603 | Vérifiez l’affinité des anticorps de la protéine A ou de la protéine G qui est fusionnée avec le Tn5. D’une manière générale, les protéines A et G ont une large affinité pour les anticorps. Cependant, la protéine A a une affinité relativement plus élevée pour les anticorps de lapin et la protéine G a une affinité relativement plus élevée pour les anticorps de souris. Sélectionnez les produits de transposase appropriés qui correspondent à votre anticorps. |
| TruePrep Amplify Enzyme | Vazyme | TD601 | |
| Equipment | |||
| Centrifuge | Eppendorf | 5424R | |
| PCR | Machine Applied Biosystems | ABI9700 | |
| Vibrateur orbital | MIULAB | HS-25 | |
| NanoDrop One ; spectrophotomètre | Thermo Scientific | ND-ONE-W |
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