מאמר שיטה

CARIP-Seq ו שבב-Seq: שיטות לזיהוי RNAs הקשורים כרומטין והן אינטראקציות חלבון-DNA בתאי גזע עובריים

DOI:

10.3791/57481

⸱

25 במאי 2018

1Department of Oncology, Wayne State University School of Medicine, 2Karmanos Cancer Institute, Wayne State University School of Medicine

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כאן, אנו מתארים שיטות לביצוע שבב-Seq ומפות CARIP-Seq, כולל ספריית לקראת הדור הבא רצפי, ליצירת epigenomic הכללית ו- RNA הקשורים כרומטין תאים ES.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

גזע עובריים (ES) תא התחדשות עצמית, בידול נשלטת על ידי אותות חיצוני ורשתות מהותי של גורמי שעתוק epigenetic regulators, שינויים פוסט-תרגום של שינויים היסטוניים combinatorially להשפיע על הגן מצב ביטוי של גנים הסמוכה. RNA הוכח גם לקיים אינטראקציה עם חלבונים שונים כדי לווסת כרומטין דינמיקה של ביטוי גנים. כרומטין-הקשורים RNA immunoprecipitation (CARIP) ואחריו הדור הבא רצפי (CARIP-Seq) היא שיטה סקר RNAs המשויך חלבוני כרומטין, בעוד immunoprecipitation כרומטין ואחריו (הדור הבא רצפי ChIP-Seq) היא טכניקה גנומיקה חזק כדי למפות את המיקום של שינוי post-translational של שינויים היסטוניים, גורמי שעתוק, מכפילי epigenetic בקנה מידה עולמי תאים ES. כאן, אנו מתארים שיטות לבצע CARIP-Seq שבב-Seq, כולל בניית ספריה עבור הדור הבא רצף, ליצירת RNA הקשורים כרומטין הכללית ומפות epigenomic ES תאים.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

החלטות גורל תאי גזע עובריים (ES) מוסדרים על ידי תקשורת בין אותות חוץ-תאית וכן שורה של גנים ברמת השעתוק-וסתים, כולל היסטון מגבילים, תרגום שלאחר שינוי של היסטון זנבות. אינטראקציות אלה להקל על נגישות כרומטין, אריזה של כרומטין לתוך אחד של שתי מדינות: euchromatin, אשר פתוח ופעיל transcriptionally, ואת הטרוכרומטין, אשר הוא קומפקטי וקל בדרך כלל transcriptionally לא פעיל. גורמי שעתוק DNA רצף ספציפי איגוד הזיקות, עמית מכפילי epigenetic עם אזורים תהיה להשתתף בשליטה על ביטוי גנים. הדור הבא רצפי שיטות, כולל צ'יפ-Seq1, היה אינסטרומנטלי מיפוי הגנום כולו רשתות תעתיק מהותי עבור ES תא התחדשות עצמית, pluripotency2,3,4 5, ,6. יתר על כן, בעוד immunopreciation RNA ואחריו הדור הבא רצף (RIP-Seq)7 ההערכות של אינטראקציות חלבון ה-RNA מציע כי ה-DNA מחייבת חלבונים אינטראקציה עם RNAs להסדיר אירועים תעתיק7, 8 , 9 , 10 , 11 , 12, מחקרים מעטים חקרו לוקליזציה ברמת הגנום של RNAs המשויך כרומטין12או גלובלי האינטראקציות בין שינויים RNA והיסטון. זמן אי קידוד RNAs (lncRNAs) הם קבוצה אחת של RNAs אשר נמצאו להסדיר את הפעילות של חלבונים הקשורים כרומטין13,14,15. לדוגמה, Xist הוא lncRNA המווסת, בתאים בתרבית של נקבה, איון של כרומוזום X אחד, דרך הגיוס של epigenetic repressors16,17. אולם, מלוא הספקטרום של RNAs הקשורים עם כרומטין הוא אינו מודע לקיומם. כאן, אנו מתארים את פרוטוקול הרומן, הקשורים כרומטין RNA immunoprecipitation (CARIP) ואחריו הדור הבא רצפי (CARIP-Seq), לזיהוי הקשורים כרומטין RNAs על בסיס הגנום כולו, תאים ES, כולל הכנה ספריה עבור הדור הבא רצפי, צ'יפ-Seq למפות תפוסת הכללית של שינויים היסטון, גורמי שעתוק, מכפילי epigenetic. שלא כמו שאר שיטות RIP-Seq7, CARIP-Seq כולל שלבים crosslinking ו sonication, המאפשרים זיהוי ישיר RNAs הקשורים עם כרומטין. יחד, צ'יפ-Seq הוא כלי רב עוצמה לזיהוי אינטראקציות חלבון-DNA הגנום כולו, בזמן CARIP-Seq היא שיטה חזקה סקר RNAs הקשורים רכיבים כרומטין.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. תרבות של העכבר ES תאים מזין ללא תנאי.

הערה: העכבר ES תאים כמקובל מתורבתים בתקשורת על התא לצלחת תרבות מצופה עם הג'לטין ואת מונו-שכבה של העכבר מתחלקים fibroblasts (MEF), אשר היו mitotically מוחלש (iMEFs). עם זאת, יש להסיר MEFs לפני ניתוחים epigenetic או ביטוי במורד הזרם כדי למנוע הזיהום של כרומטין הקשורים MEF ו- RNA.

  1. הכנת שכבה מזין: ג'לטין מעיל צלחת תרבות 6-ובכן תא על-ידי הוספת 2 מ"ל של 0.1% ג'לטין במים, דגירה את הצלחת ב 37 מעלות צלזיוס למשך 20-30 דקות.
  2. הכינו 10% DMEM גבוהה-גלוקוז המדיה המכילה 2 מ מגלוטמין, 10% סרום שור עוברית (FBS) ו פניצילין x 1/סטרפטומיצין....
  3. לבודד MEFs מן E13.5 E14.5 עכברים18,19 או לרכוש מיצרן מסחרי. Mitotically בטל MEFs על ידי טיפול עם מיטומיצין C או הקרנה גאמה באמצעות פרוטוקולים סטנדרטיים19. לחלופין, mitotically לא פעיל MEFs (iMEFs) ניתן לרכוש מיצרן מסחרי.
  4. Culturing MEFs. לחמם MEF מדיה ב 37 מעלות צלזיוס, להפשיר בקבוקון קפוא של iMEFs, תרבות ב 10% FBS MEF מדיה ב 37 ° C עם 5% CO2. צלחת MEFs-~ 200,000 תאים לכל טוב של צלחת תרבות 6-. טוב.
  5. Culturing ES תאים בשכבה מזין תאים (iMEFs).
    1. 12-24 שעות לאחר ציפוי iMEFs, לחמם שפופרת 50 מ של ES תא מדיה (DMEM high-גלוקוז, LIF (10 ng/mL), 15% ES מוסמך תא FBS, 1 × מוסמך תרבית תאים מרקפטואתנול, גלוטמין × 1, חומצות אמינו שאינן חיוניות (NEAA), 1 × פניצילין/סטרפטומיצין), ב 37 ° C עם 5% CO2.
    2. האחות המדיה מן הלוחות התרבות התא המכיל iMEFs מחדש להשעות את התאים ES 2 מ"ל של מדיה (לאחר מפשיר ב 37 מעלות צלזיוס), צלחת את התאים על השכבה של iMEFs. בשעת מיקום המנה תרבות בחממה, חשוב להעביר את המנה בצורה "t" לפיזור אחיד של התאים, כדי למנוע צבירת לכיוון המרכז של המנה.
  6. המעבר ES התאים על מנות מזין ללא ג'לטין מצופים. המעבר את התאים ES לפני שהם הופכים confluent. מושבות תאים ES לשמור על מחירי התחדשות עצמית אם המושבות שמפוזרות לא confluent. נוכחותם של רבים מושבות תאים ES כי הם נוגעים מציין צפיפות התאים הוא גבוה מדי.
    1. מעיל לצלחת תרבות 6-ובכן עם ג'לטין כמתואר לעיל. דגירה 0.25% טריפסין-EDTA ב 37 ° C ~ 10-15 דקות לטריפסין חם מראש.
    2. בשלב הבא, המעבר את התאים ES על-ידי הראשון כביסה עם 1 x buffered פוספט תמיסת מלח (PBS) והוספת 1 מ"ל של 0.25% טריפסין-EDTA פתרון. . אני לא. 1-2 דקות על המושבות לנתק מביצועם המושבות כדי השעיה תא בודד על-ידי pipetting עם טיפ 1 מ"ל ~ 5 פעמים.
    3. השתמש במיקרוסקופ כדי לאשר תא בודד דיסוציאציה של תאים ES. כדי להרוות את התגובה, או "לנטרל" את טריפסין, להוסיף 10% FBS MEF מדיה. Centrifuge התאים ב g x 300 בטמפרטורת החדר למשך 3-5 דקות, וארוקן את המדיה.
    4. מחדש להשעות את צניפה הסלולר ב 2 מ"ל של מדיה (ES תא) בתוספת גליקוגן סינתאז קינאז-3 (GSK3) המעכב (CHIR99021; GSK3i), או 2i (MEKi/GSK3i) תנאים (2-3 מיקרומטר GSK3i: CHIR99021, 1 מיקרומטר MEKi: PD0325901).
    5. תשאף הג'לטין מתוך קערה התרבות תאים, ו להוסיף 2 מ של המדיה המכילה ESCs למנה, ולמקם את המנה בחממה 37 ° C (איור 1 א'-D). עיכוב כפול של GSK3i ו- MEKi מקדם בקרקע pluripotency תמים של תאים ES בהיעדר מזין תאים (iMEFs), ללא סרום20. תאים ES צריך להיות passaged שתיים עד שלוש פעמים כדי להסיר את MEFs לפני שימשיך crosslinking.

2. Crosslinking של ES תאים עבור שבב ו- CARIP

  1. הקציר ES התאים בשטיפה עם PBS, ולאחר מכן להוסיף טריפסין 0.25% מראש חימם ב 37 º C. תקופת דגירה התאים של מספר דקות בטמפרטורת החדר. הימנע מעל trypsinization של תאים ES, אשר יוביל למוות של התא. השתמש במיקרוסקופ כדי להעריך דיסוציאציה תא בודד.
  2. להרוות טריפסין עיכול כפי שתואר לעיל עבור passaging ES התאים, centrifuge את התאים ב g x 300 בטמפרטורת החדר למשך 3-5 דקות.
  3. מחדש להשעות את התאים בתקשורת MEF ומחוממת מראש (37 ° C) (10% FBS/DMEM)-2 × 106 תאים למ"ל.
  4. כדי crosslink התאים, להוסיף 37% פורמלדהיד פתרון ריכוז סופי של 1%, וכן דגירה התאים צינור חרוטי (15 מ"ל או 50 מ ל) ב 37 מעלות צלזיוס במשך 8 מינימלית היפוך ברכבת התחתית מספר פעמים במהלך תקופת 8 דקות כדי להשיג קיבוע הומוגנית.
    הערה: הזמן קיבוע יכול להיות מדעית אופטימיזציה עבור CARIP. אם הזמן קיבוע היא שונה, מספר מחזורי sonication צריך גם להיות מותאם. גם, הטמפרטורה 37 ° C מגביר יעילות crosslinking לעומת crosslinking בטמפרטורת החדר. הטמפרטורה של קיבוע ניתן למטב מדעית.
  5. כדי לעצור את התגובה קיבעון, להוסיף 1.25 מ' גליצין (טרום מקורר ב 4 ° C) כדי ריכוז של 0.125 מ' היפוך הצינור ב rpm 8 באמצעות מסובב עבור 5 דקות בטמפרטורת החדר. Centrifuge המדגם-300 גרם x עבור 5 דקות בטמפרטורת החדר, וארוקן את המדיה.
  6. לשטוף את צניפה תא עם PBS טרום מקורר (4 ° C), centrifuge את הדגימה ב g x 300 במשך 5 דקות בטמפרטורת החדר, תשאף PBS. לשטוף את התאים עם PBS שוב. הבא, aliquot 15 × 106 תאים למחזור 15 מ"ל.
  7. הקפא בגדר תא על-ידי הצבתו של חנקן נוזלי עבור 1 דקות, על קרח יבש למשך 5 דקות, או מקום באופן מיידי ב- 80 ° c
    הערה: כדורי תא ES קבוע ניתן לאחסן עד 6 חודשים ללא ירידה באיכות בניסויים במורד הזרם.

3. כרומטין sonication צ'יפ והפאי CARIP

  1. הפשרה קבוע ES תא צניפה על קרח. מחדש להשעות בגדר תא במאגר sonication (2.5 מ ל). גורמי שעתוק או epigenetic הרגולטורים (חלבון גורמים), מחדש להשעות בגדר ב- 1 x טה, 1 מ PMSF, 1 x proteinase מעכב קוקטייל. עבור שינויים היסטון, מחדש להשעות בגדר ב 1 x טה, 0.1% מרחביות, 1 מ PMSF, 1 x proteinase מעכב.
    הערה: בעוד התוספת של מרחביות משפר את יעילות sonication, יתכן שלא מועילה להערכת כרומטין המרכיבים או גורמי שעתוק מסוימים.
  2. עבור immunoprecipitation כרומטין (ChIP), sonicate כרומטין עם 14-18 מחזורים (30 s במנוחה, 30 s) ב- 40% משרעת. עבור הקשורים כרומטין RNA immunoprecipitation (CARIP), להפחית את מספר מחזורי sonication (8-10 מחזורים). סלולרי, קיבוע וכתוצאה sonifier השתנות, תנאים sonication מדעית ייקבע.
  3. תוספת למאגר sonication עם 28 µL למען חברה דמוקרטית 10% חלבון-גורמים, 28 µL של נתרן-deoxycholate, ו- 0.28 מ ל 10% טריטון-X100, ולערבב היטב.
    הערה: תוספת של רכיבים אלה אל המאגר sonication יוצר מאגר ריפה.
  4. Centrifuge הדגימה ב 10,000 g x 10 דקות ב 4 ° C לפנות מראש של כרומטין. להעביר את תגובת שיקוע צינור טריים והמשך עם כרומטין immunoprecipitation.
  5. לחלופין, ניתן לאחסן כרומטין sonicated ב-80 מעלות צלזיוס עד השימוש. עם זאת, האחסון של כרומטין sonicated ב-80 מעלות צלזיוס עלול להוביל באיכות מופחתת חלבון-factor שבב.

4. שבב ותהליך CARIP

  1. להוסיף 40 µL של חלבון A או G beads מגנטי mL 1.5, שפופרת קשירה נמוכה. הוסף µL 600 ל- PBS לשטוף את החרוזים. למקם את הצינור לתוך ארון המכיל מגנט, דגירה של צינור 1 דקות בטמפרטורת החדר, להסיר PBS ולסדר מחדש להשעות את החרוזים מגנטי ב 100 µL ל- PBS.
  2. להוסיף 2-4 µg של נוגדן ברכבת התחתית עם beads מגנטי. דגירה וסובב את הצינור בטמפרטורת החדר במשך 40 דקות ב- rpm 8 באמצעות מסובב כדי להקל על הכריכה נוגדן ל החרוזים מגנטי. הוסף את הצינורית אל המדף מגנטי, תקופת דגירה זה של 1 דקות בטמפרטורת החדר ולאחר מכן להסיר PBS.
  3. להוסיף 200 µL ל- PBS לשטוף את החרוזים מגנטי. כביסה עם PBS מתבצע כדי להסיר IgGs חינם. דגירה וסובב את הצינור בטמפרטורת החדר במשך 5 דקות בין השלבים לשטוף. לצרף את הצינור המגנט ולהסיר את PBS.
  4. Immunoprecipitate חלבוני כרומטין מכורך מאת המקננת של כרומטין sonicated לחלץ (4 × 106 תאים לכל שבב), עם החרוזים מגנטי וסובב את הדגימה ב 4 ° C (לילה).
  5. לשטוף את החרוזים מגנטי. דגירה המדגם בטמפרטורת החדר עם המאגרים הבאים ולסובב את הדגימה 10 דקות עם כל מאגר: פעמיים עם 1 מ"ל של מאגר ריפה (TE (10 מ"מ בטריק-HCl, 1 מ מ EDTA) pH 8.0, 1% X-100 טריטון, 0.1% נתרן deocycholate, 0.1% מרחביות), פעמיים עם 1 מ"ל של c מאגר ריפה ontaining 0.3 M NaCl, פעמיים עם 1 מ"ל LiCl מאגר (0.5% נתרן deocycholate, 0.5% NP40, 0.25 מ' LiCl), פעם אחת עם 1 מ"ל של טה מאגר עם 0.2% טריטון X-100, ופעם 1 מ"ל של טה.
  6. דה-crosslinking שבב. מחדש להשעות את החרוזים מגנטי ב 100 µL של טה. להוסיף 3 µL למען חברה דמוקרטית 10% ו- 5 µL של proteinase K (20 מ"ג/מ"ל). דגירה המדגם-65 ° צ' (לילה).
    הערה: חשוב לכסות את הצינורות במהלך שלב זה עם מצלמות-מיקרוסקופים או בניילון נצמד כדי למנוע התאיידות.
    1. למחרת, היפוך ברכבת התחתית מספר פעמים כדי לערבב. בשלב הבא, השתמש המדף מגנט כדי להעביר את תגובת שיקוע צינור טריים. לשטוף את החרוזים מגנטי, להוסיף 100 µL של טה המכילה 0.5 M NaCl, ולאחר מכן לשלב את שני supernatants.
  7. דה-crosslinking עבור CARIP. מחדש להשעות את החרוזים מגנטי ב 100 µL של טה. להוסיף 3 µL למען חברה דמוקרטית 10% ו- 5 µL של proteinase K (20 מ"ג/מ"ל). דגירה המדגם-65 מעלות צלזיוס במשך 4-12 ח' הדגירה זמן ב 65 ° C צריך להיקבע מדעית עקב השתנות בין סוגי תאים, sonication ותנאי קיבעון, וכו '.
    1. היפוך ברכבת התחתית 3 - 5 פעמים כדי לערבב, להחיל את הצינורית אל המדף מגנטי, לאחר מכן לעבור את תגובת שיקוע צינור טריים.
    2. לשטוף את החרוזים מגנטי, להוסיף 100 µL של טה המכילה 0.5 M NaCl, ולאחר מכן לשלב את שני supernatants.
      הערה: חשוב להשתמש נוקלאז ללא ריאגנטים (למשל., טה מאגר, למען חברה דמוקרטית, וכו.) כדי למנוע האובדן של DNA או RNA במהלך השלב דה-crosslinking.
  8. תמצית ה-DNA/RNA באמצעות µL 200 של פנול: כלורופורם: isoamyl אלכוהול (PCI) (25:24:1, וי/v).
    הערה: גם רנ א ניתן באמצעות ערכות מסחרי באמצעות הוראות היצרן. לנער 30 s, להסתחרר ב g 10,000 x בטמפרטורת החדר במשך 10 דקות, ולעבור תגובת שיקוע לרכבת התחתית טריים.
    1. שהרגיז מישהו אחר DNA/RNA, להוסיף 2 µL של GlycoBlue, µL 20 של 3 מ' סודיום אצטט µL 600 של אתנול. מיקס על ידי היפוך ~ 5-8 פעמים, ולמקם את הדגימה על קרח יבש או ב-80 מעלות צלזיוס במשך לפחות 1-2 h.
    2. Centrifuge הדגימה ב g x 10,000 למשך 30 דקות באמצעות צנטריפוגה שולחני בקירור (4 ° C). האוויר יבש בגדר עבור < 1 דקות ו מחדש להשעות אותו µL 40 של EB מאגר (10 מ מ טריס-HCl). הכנה ספריית שבב-Seq, המשך לשלב 6.
  9. הסר את הדנ א הקשורים כרומטין דגימות RNA IP באמצעות DNase. להוסיף 10 מאגר DNase x 1 x ריכוז במדגם CARIP. להוסיף 1 µL של DNase עבור עד 10 µg של RNA (התגובה 50 µL). דגירה המדגם ב 37 מעלות צלזיוס במשך 30 דקות לחלץ את הדגימה RNA עם PCI. Resuspend ב H נטולת נוקלאז2O.

5. כפול-גדילי cDNA סינתזה עבור CARIP-Seq

  1. סינתזה של cDNA הראשון-strand. עבור התגובה הפוכה-שעתוק, להגדיר את התגובה הבאה בצינור המיועד מכונת ה-PCR: 10.5 µL של RNA ו- 1 µL אקראית של hexamer תחל (3 µg/µL).
  2. דגירה הצינור ב 65 מעלות צלזיוס במשך 5 דקות כדי denature את מבנה שניוני, ואחסן אותו בקרח עבור 2 דק לערבב את המרכיבים הבאים: 4 µL הראשון-strand המאגר, 2 µL של 0.1 M DTT, µL 1 של dNTP ו 0.5 RNase החוצה. בשלב הבא, כדי הצינור PCR, להוסיף 7.5 µL של המיקס מאסטר. דגירה הצינור למשך 2 דקות ב 25 º C. להוסיף 1 µL של עילי השני (200 U µL) דגירה כדלקמן: 25 º C למשך 10 דקות, 42 º C למשך 50 דקות, 70 מעלות צלזיוס במשך 15 דקות, והחזק ב 4 º C.
  3. השני-strand cDNA סינתזה. מניחים את הצינורית על קרח. לאחר מכן, הוסף את המרכיבים הבאים לפי סדר: 91 µL של diethyl pyrocarbonate (DEPC) התייחס מים, 30 µL של 5 x מאגר התגובה השנייה-strand, 3 µL של dNTP מיקס (10 מ מ), µL 1 של e. Coli DNA ליגאז (10 U/µL), µL 4 של e. Coli DNA פולימראז (10U/µL) , ו- 1 µL של e. Coli RNase H (2U/µL). לערבב על ידי בעדינות vortexing, דגירה ב 16 מעלות צלזיוס במשך שעתיים.
    הערה: ערבוב מצליף או היפוך הצינור עשוי לא יספיק לערבב ביסודיות את ריאגנטים.
  4. להוסיף 2 µL של T4 DNA פולימראז, דגירה ב 16 מעלות צלזיוס במשך 5 דק Purify cDNA (כפול גדילי, dscDNA) באמצעות ערכת טיהור PCR. Elute את dscDNA ב 40 µL EB המאגר.
  5. שבר כפול גדילי cDNA. הטיה cDNA (dscDNA) באמצעות sonifier אמבט של מים וצינור 1.5 mL לגודל של 250-500 bp. Sonication של dscDNA הוא קריטי כדי להפחית פרגמנט גדלים כדי להקל על רצף של תמליל RNA כולו.
  6. בעת שימוש מודל סטנדרטי של sonifier תנורים, sonicate לדוגמה עבור 3 × 10 דקות או 4 × 10 דקות.
    הערה: בשלושה מחזורים אמור לשמש עד 1 µg של RNA הכולל, בעוד ארבעה מחזורים, מומלץ לקבל 1-5 µg של RNA הכולל. Centrifuge את הצינור לזמן קצר לאחר כל מחזור sonication ולתחזק אמבט מים קרים על-ידי הוספת קרח טרי.
  7. בעת שימוש sonifier את פיקו, מומלץ לשימוש שישה מחזורים 1-5 µg של RNA הכולל, רכיבה על אופניים התנאים הבאים (30 עליך, 90 s הנחה). Centrifuge את הצינור לזמן קצר לאחר 2-3 sonication מחזורים. היעילות של sonication יכול להיקבע על-ידי טעינת שבריר של הוטו dscDNA (3-4 µL) על ג'ל agarose (2%). חשוב לבחון מדעית sonication תנאים עקב השתנות בין sonifiers.
  8. לבצע הכנה ספריית כפי שמתואר בשלב 6 עבור הדור הבא רצפי.

6. שבב-Seq ובנייה ספריית CARIP-Seq

  1. תיקון קצוות הדנ א באמצעות ערכת סיום-תיקון ה-DNA. ערכה זו משמש להפקת DNA הסתיימה בלאנט. התגובה הזו, להגדיר הבא יהיה mL 1.5, נמוך מחייב צינור: 34 µL של ה-DNA, 5 µL של 2.5 מ מ dNPTs, 5 µL 10 מ מ ATP, 5 µL של 10 x מאגר קצה-תיקון (5 מ מ DTT, אצטט מגנזיום 100 מ מ, אצטט אשלגן 660 מ מ 300 מ"מ טריס-אצטט, pH 7.8), ו- 1 µL של סוף-תיקון תערובת אנזימים (T4 polynucleotide קינאז, T4 DNA פולימראז).
  2. דגירה המדגם למשך 45 דקות בטמפרטורת החדר.
  3. לטהר הדנ א באמצעות ערכת ניקוי התגובה. Elute תוקן קצה-DNA µL 32 מאגר EB ומחוממת מראש (65 ° C). בעוד אנחנו לא quantitate כלל את הריכוז של ה-DNA בעקבות צ'יפ או RNA בעקבות CARIP, לפני הספריה הכנה, מומלץ להתחיל עם פחות 5-10 ng של שבב ה-DNA או CARIP RNA.
  4. תוספת של הסככה 3' "א" ל- DNA תוקן קצה. להוסיף את הרכיבים mL 1.5, שפופרת קשירה נמוכה: 30 µL של ה-DNA מלמעלה, µL 5 של 10 x מאגר נב 2, µL 1 של dATP מ 10 מ מ מניות, µL 11 של H2O ו- µL 3 5 U / µL Klenow פרגמנט (3 - 5' Exo-) , ומערבבים בעדינות על-ידי pipetting.
  5. דגירה המדגם למשך 30 דקות ב- 37 מעלות צלזיוס.
  6. להשתמש ערכת ניקוי התגובה לטהר את הדנ א. Elute DNA ב 25 µL מאגר EB ומחוממת מראש (65 ° C).
  7. מאתרים ומפסיקים את המתאם. הוספת הרכיבים הבאים על הקרח: 23 µL של ה-DNA מלמעלה, 3 µL של 10 x T4 DNA ליגאז מאגר, µL 1 annealed PE או ריבוב מתאם (4 מיקרומטר) ו- 3 µL של T4 DNA ליגאז (400 U µL), מערבבים בעדינות על-ידי pipetting.
    הערה: מתאם רצפים גם ניתן לקבל ממקור מסחרי.
    רצפים oligonucleotide:
    מתאמי PE
    5' P-GATCGGAAGAGCGGTTCAGCAGGAATGCCGAG
    5' ACACTCTTTCCCTACACGACGCTCTTCCGATCT
    ריבוב מתאמי
    5' P-GATCGGAAGAGCACACGTCT
    5' ACACTCTTTCCCTACACGACGCTCTTCCGATCT
  8. דגירה המדגם למשך 30 דקות בטמפרטורת החדר.
  9. לבצע בחירה גודל של ה-DNA באמצעות ג'ל (2%) agarose טרומי. הפעל את הג'ל במשך 10 דקות.
  10. לסלק את אזור המתאים bp 250-450.
    הערה: על ידי גזירה את הג'ל מעל מעל 200 bp, קיימת אפשרות ירידה של זיהום של הדימרים מתאם unligated. חשוב להסיר את כל המתאמים unligated לפני השלב ה-PCR.
  11. להשתמש ערכת חילוץ ג'ל לטהר את הדנ א. Elute ב µL 20 EB המאגר.
  12. PCR וטיהור ספריה עבור DNA מחוברים דוגם המכיל מתאמי לזווג-end (PE). הוספת המרכיבים בשפופרת PCR: 12 µL של 50% מהדנ א מלמעלה, 12 µL של מים, 25 µL של מיקס מאסטר (Phusion HF), µL 1 של PE PCR פריימר 1.0 ו- µL 1 של פריימר PE PCR 2.0.
    הערה: רצפים Oligonucleotide גם ניתן לקבל ממקור מסחרי.
    רצפים oligonucleotide:
    PE PCR פריימר 1.0
    5' AATGATACGGCGACCACCGAGATCTACACTCTTTCCCTACACGACGCTCTTCCGATCT
    פריימר PCR PE 2.0
    5' CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATCGGTCTCGGCATTCCTGCTGAACCGCTCTTCCGATCT
  13. טיהור PCR וספריה עבור דגימות מחוברים המכיל אינדקס PE מתאמי. הוסף את הרכיבים: 12 µL של 50% מהדנ א מלמעלה, 12 µL של מים, µL 1 של ה-PCR פריימר InPE 1.0 (מדולל 1:2), 1 µL של ה-PCR פריימר InPE 2.0 (מדולל 1:2) ו- µL 1 של ה-PCR פריימר אינדקס (מדולל 1:2).
    הערה: רצפים oligonucleotide גם ניתן לקבל ממקור מסחרי.
    רצפים oligonucleotide:
    ריבוב PCR פריימר 1.0
    5' AATGATACGGCGACCACCGAGATCTACACTCTTTCCCTACACGACGCTCTTCCGATCT
    ריבוב PCR פריימר 2.0
    5' GTGACTGGAGTTCAGACGTGTGCTCTTCCGATCT
    PCR-פריימר-אינדקס-רצפים 1-12
    PCR פריימר, אינדקס 1
    5' CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATCGTGATGTGACTGGAGTTC
    PCR פריימר, אינדקס 2
    5' CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATACATCGGTGACTGGAGTTC
    PCR פריימר, אינדקס 3
    5' CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATGCCTAAGTGACTGGAGTTC
    PCR פריימר, אינדקס 4
    5' CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATTGGTCAGTGACTGGAGTTC
    PCR פריימר, אינדקס 5
    5' CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATCACTGTGTGACTGGAGTTC
    PCR פריימר, אינדקס 6
    5' CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATATTGGCGTGACTGGAGTTC
    PCR פריימר, אינדקס 7
    5' CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATGATCTGGTGACTGGAGTTC
    PCR פריימר, אינדקס 8
    5' CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATTCAAGTGTGACTGGAGTTC
    PCR פריימר, אינדקס 9
    5' CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATCTGATCGTGACTGGAGTTC
    PCR פריימר, אינדקס 10
    5' CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATAAGCTAGTGACTGGAGTTC
    PCR פריימר, אינדקס 11
    5' CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATGTAGCCGTGACTGGAGTTC
    PCR פריימר, אינדקס 12
    5' CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATTACAAGGTGACTGGAGTTC
  14. לבצע PCR רכיבה על אופניים באמצעות התנאים הבאים (denature ל 30 s ב 98 ° C, 18 מחזורים של 10 s ב 98 ° C, 30 s ב 65° C, 30 s ב-72 מעלות, 5 דקות ב-72 מעלות, להחזיק ב 4 ° C).
    הערה: מספר מחזורי PCR צריך להיקבע מדעית.
  15. גודל מבחר מוצרי ה-PCR. להפעיל את ה-DNA על טרומי E-ג'ל EX (2%) או תוצרת בית 2% ג'ל (agarose), לסלק את האזור bp 300-500.
  16. להשתמש ערכת חילוץ ג'ל כדי לטהר את הדנ א של הג'ל. Elute המוצר הסופי PCR ב 20 µL EB המאגר.
  17. להשתמש fluorometer כדי למדוד את הריכוז של הספרייה. לבצע רצף הדור הבא.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

בהצלחה חקרנו את הכריכה ברמת הגנום של H3K4me3, H3K4me2 ו- KDM5B ES תאים באמצעות פרוטוקול זה צ'יפ-Seq6. ES התאים היו בתרבית בתנאי נטולת מזין (איור 1), קישורים צולבים כמתואר לעיל. Sonication לאחר מכן שבוצעה כמתואר בשלב 3.2 של פרוטוקול שבב-Seq, והוא מוערך על ידי הפעלת הדנ א על 2% agarose ג'ל (איור 2). בשלב הבא, שבב בוצע כפי שמתואר בשלב 4, ספריית הכנה בוצע כפי שמתואר בשלב 6. שבב-Seq ספריות היו רציף על פלטפורמת ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

שבב-Seq היא שיטה שימושית כדי להעריך את המיקום של אינטראקציות חלבון העולמי-DNA (למשל., גורמי שעתוק/שינוי שינויים אנזימים/היסטון ודנ א היסטון) תאים ES, בעוד פרוטוקול CARIP-Seq פיתח הוא שימושי חוקר את השיוך ברמת הגנום של RNAs המרכיבים כרומטין. שבב-Seq הוא כלי בסיסי המשמש כדי להעריך נופים epigenetic של תאים ES, סוגי תאים אחרים. האיכות של שבב-Seq וספריות CARIP-Seq תלויה ברובה נוגדנים שבב-כיתה. ההתאמה של נוגדנים עבור שבב-Seq יכול להיקבע מדעית על ידי ביצוע שבב-PCR, איפה ≥ 3 כדי 5-fold העשרה-אזורי בקרה חיובית ביחס אזורי...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים מצהירים ללא ניגוד אינטרסים.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו נתמכה על ידי ויין סטייט, Karmanos סרטן אוניברסיטאי, מענק מן הלאומי ללב, ריאות ודם המכון (1K22HL126842-01A1) הוענק B.L.K. עבודה זו מנוצל ויין המדינה אוניברסיטת גבוהה ביצועי מחשוב ברשת עבור משאבים חישובית (< https://www.grid.wayne.edu/>). אנו מודים ג'יג'י Kurup על סיוע עם ניתוח נתונים CARIP-Seq.

התרומות של המחברים:

B.L.K. היגו בשיטת CARIP-Seq, תוכנן ביצעו ניסויים שבב-Seq ו- CARIP-Seq, ניתח את הנתונים רצף ו ניסח את כתב היד. כל המחברים לקרוא, אישר את הגרסה הסופית של כתב היד הזה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
גורם מעכב לוקמיה של עכברים (ESGRO LIF)EMD Millipore106 או 107 יחידות
GSK3β מעכב CHIR99021 (GSK3i)גזעי: DMSO 10mM
מעכב MEK PD0325901 (MEKi)גזעי: DMSO 10mM
Dulbecco Modified Eagle Medium (DMEM), גלוקוזגבוהInvitrogen11965092
PBS (תמיסת מלח חוצצת פוספט)Invitrogen10010031
Trypsin-EDTA (0.25%), פנולאדום Gibco25200056
פניצילין-סטרפטומיצין (10,000 יח'/מ"ל)Gibco15140122
2-Mercaptoethanol (50 מ"מ)Gibco31350010
MEM תמיסת חומצות אמינו לא חיוניות (100X)Gibco11140076
EmbryoMax ES סרום בקר עוברי מוסמך, 500 מ"לEMD MilliporeES-009-B
EmbryoMax 0.1% תמיסת ג'לטיןEMD MilliporeES-006-B
גליציןסיגמאG7126-500G1.25 M חיבור מלאי במים
תמיסת פורמלדהידSigmaF8775-500ML
TE (Tris EDTA) pH 8.0 1Xאיכות ביולוגית351-011-131
תמיסת פנילמתאן סולפוניל פלואוריד (PMSF)סיגמא93482-250ML-F
cOmplete מעכב פרוטאז קוקטיילרוש11697498001
תמיסת נתרן דודציל סולפט (20%)ביולוגי איכותיA611-0837-10
Q125 סוניפיירQsonica4422
תמיסת Triton X-100Sigma93443-100ML
נתרן דאוקסיכולאטסיגמא30970
NaClSigmaS7653
Dynabeads חלבון G למשקעים חיסונייםInvitrogen10004D
Dynabeads חלבון A עבור משקעים חיסונייםInvitrogen10002D
Dynabeads חלבון A/חלבון G ו חבילת מגנט מתנעInvitrogen10015D
ליתיום כלורידSigmaL4408
IGEPAL CA-630SigmaI8896
RNeasy Mini KitQiagen74104
Dynabeads ערכת טיהור mRNA (לטיהור mRNA מהכנות RNA כוללות)Invitrogen61006
SuperScript סינתזת cDNA דו-גדילית ערכתInvitrogen11917010
QIAquick PCR ערכת טיהורQiagen28104
ערכת תיקון קצה DNALucigenER81050
Klenow Fragment (3'→ 5 'exo-)NEBM0212L
dATP (10 מ"מ)Invitrogen18252015
T4 DNA ligaseNEBM0202L
TrackIt 1 Kb Plus DNA LadderInvitrogen10488085
E-gel EX agarose gels, 2%InvitrogenG402002
Phusion תערובת מאסטר 2X בנאמנות גבוהה עם מאגר HFתרמו פישר
ChIPAb+ טרימתיל-היסטון H3 (Lys4) - נוגדן מאומת ChIPEMD Millipore17-614
נוגדן אנטי-היסטון H3 (די מתיל K4) [Y47] - כיתה ChIP (ab32356)Abcamab32356
Corning Costar צלחות תרבית תאים תחתונות שטוחות (6 בארות)פישר720083
פלקון כלי תרבית רקמות סטנדרטיים (10 ס"מ)פישר08772E
Bioruptorpico DiagenodeB01010001
Qubit Flurometer 2.0תרמו פישר
קיוביט dsDNA HS ערכת בדיקהתרמו פישרQ32851
MinElute ערכת ניקוי תגובהQiagen28204
MinElute ערכת מיצוי ג'לQiagen28604
נוגדן אנטי היסטון H4 (טרי מתיל K20) - כיתה ChIP (ab9053)Abcamab9053
מסובב רעידת אדמהתרמו פישר400110Q
פלטפורמת Illumina HiSeqIllumina
TURBO DNaseInvitrogenAM2238
ממס ממס F531LPM

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Barski, A., et al. High-resolution profiling of histone methylations in the human genome. Cell. 129 (4), 823-837 (2007).
  2. Chen, X., et al. Integration of external signaling pathways with the core transcriptional network in embryonic stem cells. Cell. 133 (6), 1106-1117 (2008).
  3. Boyer, L. A., et al. Core transcriptional regulatory circuitry in human embryonic stem cells. Cell. 122 (6), 947-956 (2005).
  4. Kim, J., Chu, J., Shen, X., Wang, J., Orkin, S. H. An extended transcriptional network for pluripotency of embryonic stem cells. Cell. 132 (6), 1049-1061 (2008).
  5. Kidder, B. L., Hu, G., Yu, Z. X., Liu, C., Zhao, K. Extended self-renewal and accelerated reprogramming in the absence of Kdm5b. Mol Cell Biol. 33, 4793-4810 (2013).
  6. Kidder, B. L., Hu, G., Zhao, K. KDM5B focuses H3K4 methylation near promoters and enhancers during embryonic stem cell self-renewal and differentiation. Genome Biol. 15 (2), R32(2014).
  7. Zhao, J., et al. Genome-wide identification of polycomb-associated RNAs by RIP-seq. Mol Cell. 40 (6), 939-953 (2010).
  8. Baltz, A. G., et al. The mRNA-bound proteome and its global occupancy profile on protein-coding transcripts. Mol Cell. 46 (5), 674-690 (2012).
  9. Castello, A., et al. Insights into RNA biology from an atlas of mammalian mRNA-binding proteins. Cell. 149 (6), 1393-1406 (2012).
  10. Hudson, W. H., Ortlund, E. A. The structure, function and evolution of proteins that bind DNA and RNA. Nat Rev Mol Cell Bio. 15 (11), 749-760 (2014).
  11. Khalil, A. M., et al. Many human large intergenic noncoding RNAs associate with chromatin-modifying complexes and affect gene expression. P Natl Acad Sci USA. 106 (28), 11667-11672 (2009).
  12. Hendrickson, D. G., Kelley, D. R., Tenen, D., Bernstein, B., Rinn, J. L. Widespread RNA binding by chromatin-associated proteins. Genome Biol. 17, 28(2016).
  13. Kelley, R. L., Kuroda, M. I. Noncoding RNA genes in dosage compensation and imprinting. Cell. 103 (1), 9-12 (2000).
  14. Koziol, M. J., Rinn, J. L. RNA traffic control of chromatin complexes. Curr Opin Genet Dev. 20 (2), 142-148 (2010).
  15. Mercer, T. R., Mattick, J. S. Structure and function of long noncoding RNAs in epigenetic regulation. Nat Struct Mol Bio. 20 (3), 300-307 (2013).
  16. Chu, C., et al. Systematic discovery of Xist RNA binding proteins. Cell. 161 (2), 404-416 (2015).
  17. Mak, W., et al. Reactivation of the paternal X chromosome in early mouse embryos. Science. 303 (5658), 666-669 (2004).
  18. Garfield, A. S. Derivation of primary mouse embryonic fibroblast (PMEF) cultures. Methods Mol Biol. 633, 19-27 (2010).
  19. Conner, D. A. Mouse embryo fibroblast (MEF) feeder cell preparation. Curr Protoc Mol Biol. , Chapter 23 Unit 23 22 (2001).
  20. Ying, Q. L., et al. The ground state of embryonic stem cell self-renewal. Nature. 453 (7194), 519-523 (2008).
  21. Langmead, B., Salzberg, S. L. Fast gapped-read alignment with Bowtie 2. Nat Methods. 9 (4), 357-359 (2012).
  22. Zang, C., et al. A clustering approach for identification of enriched domains from histone modification ChIP-Seq data. Bioinformatics. 25 (15), 1952-1958 (2009).
  23. Zhang, Y., et al. Model-based analysis of ChIP-Seq (MACS). Genome Biol. 9 (9), R137(2008).
  24. Liu, T. Use model-based Analysis of ChIP-Seq (MACS) to analyze short reads generated by sequencing protein-DNA interactions in embryonic stem cells. Methods Mol Biol. 1150, 81-95 (2014).
  25. Kidder, B. L., Hu, G., Zhao, K. ChIP-Seq: technical considerations for obtaining high-quality data. Nat Immunol. 12 (10), 918-922 (2011).
  26. Quail, M. A., et al. A large genome center's improvements to the Illumina sequencing system. Nat Methods. 5 (12), 1005-1010 (2008).
  27. Schmidl, C., Rendeiro, A. F., Sheffield, N. C., Bock, C. ChIPmentation: fast, robust, low-input ChIP-seq for histones and transcription factors. Nat Methods. 12 (10), 963-965 (2015).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

מאמרים קשורים