מאמר שיטה

מיפוי ברזולוציה גבוהה של אינטראקציות חלבון-DNA בתאי גזע עכבר נוירונים באמצעות כרומטין Immunoprecipitation-Exonuclease (ChIP-Exo)

DOI:

10.3791/61124

14 באוגוסט 2020

במאמר זה

סיכום

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

קביעה מדויקת של מיקומים מחייבי חלבון ברחבי הגנום חשובה להבנת ויסות הגנים. כאן אנו מתארים שיטת מיפוי גנומית המטפלת בדנ"א כרומטין-אימונו-חיסוני עם עיכול exonuclease (ChIP-exo) ואחריו רצף תפוקה גבוהה. שיטה זו מזהה אינטראקציות בין חלבון לדנ"א עם רזולוציית מיפוי קרובה של זוג בסיס ויחס אות לרעש גבוה בנוירונים של יונקים.

תקציר

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

זיהוי אינטראקציות ספציפיות בין חלבון לדנ"א על הגנום חשוב להבנת ויסות הגנים. כרומטין immunoprecipitation בשילוב עם רצף תפוקה גבוהה (ChIP-seq) נמצא בשימוש נרחב כדי לזהות מיקומים מחייבים גנום רחב של חלבונים מחייבי DNA. עם זאת, שיטת ChIP-seq מוגבלת על ידי ההטרוגניות שלה באורך של שברי DNA sonicated ו- DNA רקע לא ספציפי, וכתוצאה מכך רזולוציית מיפוי נמוכה וחוסר ודאות באתרים מחייבי DNA. כדי להתגבר על מגבלות אלה, השילוב של ChIP עם עיכול exonuclease (ChIP-exo) מנצל 5 ' עד 3 ' עיכול exonuclease לקצץ את ה-DNA immunoprecipitated בגודל הטרוגנית לאתר חלבון-DNA crosslinking. טיפול Exonuclease גם מבטל DNA רקע לא ספציפי. ניתן לשלוח את הדנ"א שהוכן על ידי הספרייה ומתעכל מחוץ לתפוקה גבוהה. שיטת ChIP-exo מאפשרת רזולוציית מיפוי קרובה לזוג בסיס עם רגישות גבוהה יותר לזיהוי ואות רקע מופחת. פרוטוקול ChIP-exo ממוטב לתאי יונקים ולרצף הדור הבא מתואר להלן.

מבוא

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

מיקומן של אינטראקציות בין חלבונים לדנ"א מספק תובנה לגבי המנגנונים של ויסות הגנים. כרומטין immunoprecipitation בשילוב עם רצף תפוקה גבוהה (ChIP-seq) שימש במשך עשור כדי לבחון גנום רחב חלבון-DNA אינטראקציות בתאיםחיים 1,2. עם זאת, שיטת ChIP-seq מוגבלת על ידי הטרוגניות בפיצול DNA וזיהום DNA לא מאוגד שמובילים לרזולוציית מיפוי נמוכה, תוצאות חיוביות שגויות, שיחות שלא נענו ואות רקע לא ספציפי. השילוב של ChIP עם עיכול exonuclease (ChIP-exo) משפר את שיטת ChIP-seq על ידי זמירת DNA ChIP לנקודות הצלבה חלבון-DNA, מתן רזולוציה קרובה בסיס זוג אות רקע נמוך3,4,<....

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

פרוטוקול

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

הערה: מים מזוקקים אוטומטית (ddH2O) מומלץ להכנת מאגרים ותערובות מאסטר תגובה. סעיפים 1-4 מתארים תמוגה וסוניזציה של תאים, סעיפים 5-7 מתארים חיסון כרומטין (ChIP), סעיפים 8-11 מתארים תגובות אנזימטיות על חרוזים, סעיפים 12 ו-13 מתארים חמקמקות ChIP וטיהור DNA, וסעיפים 14-19 מתארים את הכנת הספרייה.

1. קצירה והצלבה של תאים

  1. לאחר הבחנה בין תאי ES של העכבר לנוירונים פוסט-מיוטיים, הוסף 11% פורמלדהיד לתאים שנקטפו לריכוז סופי של 1% (v/v). תאי סלע על פלטפורמת נדנדה (נדנדה, שייקר או מסובב) במשך 15 דקות, בטמפרטורת החדר (RT, 25 מעלות צלזיוס).
    הערה: בהתאם לחלבון היעד שיש לקשר, פחות קישורים פורמלדהיד (לדוגמה, ריכוז סופי ש....

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

תוצאות

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

איור 2A מדגים את תוצאות sonication לאחר תמוגה של תאים sonication, עם מחזורים שונים, של תאי נוירון מוטורי מובחן מתאי ES העכבר. המספר האופטימלי של מחזורי sonication (לדוגמה, 12 מחזורים באיור 2A)יצר עוצמת דנ"א חזקה ב-100-400 bp שברי דנ"א. ספריות ChIP-exo באיכות גבוהה מבוססות על הגודל והכמות של דנ"א כרומטין מקוטע. לכן, אופטימיזציה של sonication מומלץ עבור כל סוג תא ואצווה של תאים לפני תחילת ChIP-exo.

איור 2B .......

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

דיון

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

בפרוטוקול זה, ChIP ואחריו עיכול exonuclease משמש להשגת ספריות DNA לזיהוי של אינטראקציות חלבון-DNA בתאי יונקים ברזולוציית מיפוי גבוהה במיוחד. משתנים רבים תורמים לאיכות הניסוי ChIP-exo. פרמטרים ניסיוניים קריטיים כוללים את איכות הנוגדנים, אופטימיזציה של sonication, ומספר מחזורי LM-PCR. פרמטרים ניסיוניים קריטיים אלה הם גם מה שיכול להגביל את ניסויי ChIP-exo ויידונו להלן.

בכל פרוטוקול ChIP, איכות הנוגדנים היא אחד השיקולים החשובים ביותר. השימוש בנוגדנים ברמת ChIP מומלץ עבור ChIP-exo. ניתן לבדוק את אי.......

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

גילויים

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

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

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

אנו מודים לחבר במעבדת Rhee על שיתוף נתונים שלא פורסמו ודיונים חשובים. עבודה זו נתמכה על ידי המועצה לחקר מדעי הטבע וההנדסה של קנדה (NSERC) מענק RGPIN-2018-06404 (משאבי אנוש).

....

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

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
Agarose, UltraPureInvitrogen16500בדיקת סוניקציה (סעיף 4.3.6) וטיהור ג'ל של DNA מוגבר LM-PCR (סעיף 19.1)
אלבומין, סרום בקר (BSA), ללא פרוטאז, בידוד הלם חום, מינימום 98%BioShopALB003נוגדן תמיסת חסימה
נגד Isl1DSHB39.3F7אינדוקציה של נוגדנים עם חרוזים (סעיף 5.6)
Bioruptor Pico& נ.ב.פ;דיאגנודB01060010כרומטין סוניקט (סעיף 3.3)
אלבומין בסרום בקר (BSA), תגובת מילוי בדרגת ביולוגיה מולקולריתשל ניו אינגלנד BioLabsB9000Sעל חרוזים (סעיף 10.2) ודנוטורציה, חישול פריימר והארכת פריימר (סעיף 14.2)
צנטריפוגה 5424 REppendorf5404000138כרומטין סוניקט (סעיף 3.5), בדיקת סוניקציה (סעיף 4.3.1, 4.3.3 ו-4.3.4)
צנטריפוגה 5804 REppendorf22623508 קציר, תאים צולבים והקפאה (סעיף 1.3), ליזיס תאים (סעיף 2.2 ו-2.3), כרומטין סוניקט (סעיף 3.1)
cOmplete, מיני, מעכב פרוטאז ללא EDTA קוקטיילרוש4693159001נוסף לכל המאגרים, למעט מאגר Proteinase K ומאגר ChIP Elution
תמיסת dATPEngland BioLabsN0440SdA-Tailing Reaction (סעיף 15.1)
חומצה דאוקסיקולית נתרן מלחפישר מדעיBP349מאגר ליזה 3, מאגר שטיפת מלח גבוה ומאגר שטיפת LiCl
תערובת dNTP, ביולוגיה מולקולרית כיתהתרמו מדעיR0192תגובת מילוי על חרוזים (סעיף 10.2) ודנטורינג, חישול פריימר והארכת פריימר (סעיף 14.2)
DreamTaq Green PCR Master Mix, 2x Thermo ScientificK1081PCR בתיווך קשירה (סעיף 18.1)
EDTA, 0.5 מ', תמיסה סטרילית, pH 8.0BioShopEDT111מאגר ליזה 1-3, בדיקת סוניקציה (סעיף 4.1), מאגר שטיפת מלח גבוה, מאגר שטיפת LiCl ומאגר סילוק ChIP
אתיל אלכוהול נטול מים, 100%אלכוהול מסחריP006EAANבדיקת סוניקציה (סעיף 4.3.3)
פורמלדהיד, 36.5-38%, מכיל 10-15% מתנולSigmaF8775קציר, תאים צולבים והקפאה (סעיף 1.1)
גליצרול, דרגת ריאגנט, מינימום 99.5%BioShopGLY002מאגר ליזה 1
גליצין, דרגת ביוטכנולוגיה, מינימום 99%BioShopGLN001קציר, תאים צולבים והקפאה (סעיף 1.2)
גליקוגן, RNA דרגתThermo ScientificR0551בדיקת סוניקציה (סעיף 4.3.3)
HEPES, תמיסה מסוננת סטרילית 1 M, pH 7.3 BioShopHEP003מאגר ליזה 1, מאגר שטיפת מלח גבוה
שבר קלנוב (3->5 exo-)תגובת זנב dA שלניו אינגלנד BioLabsM0212S
Lambda exonucleaseNew England BioLabsM0262SLambda Exonuclease Digestive על חרוזים (סעיף 11.2)
משפר ליגאזניו אינגלנד BioLabsE7645Sערכת ספריית DNA NEBNext Ultra II. קשירת מתאם אינדקס על חרוזים (סעיף 9.1) וקשירת מתאם אוניברסלי (סעיף 16.1)
Ligase Master MixNew England BioLabsE7645SNEBNext Ultra II ערכת ספריית DNA. קשירת מתאם אינדקס על חרוזים (סעיף 9.1) וקשירת מתאם אוניברסלי (סעיף 16.1)
ליתיום כלוריד (LiCl), מאגר ביושופ בדרגת ריאגנטLIT704LiCl מאגר כביסה
חרוזים חרוזים מגנטיים ל-ChIP (חלבון Dynabeads G)Dynabeads חלבון G (חרוזים מגנטיים ל-ChIP)חלבון Dynabeads G (חרוזים מגנטיים ל-ChIP)דגירה של נוגדנים עם חרוזים (סעיף 5)
חרוזים מגנטיים לטיהור DNA (חרוזי AMPure XP)בקמן קולטרA63880(סעיף 13.3) וניקוי DNA (סעיף 17.1)
מתלה מגנטי (מגנט DynaMag-2)Invitrogen12321Dמשמש בשלבים רבים בסעיפים: 5 - 11, 13
ערכת מיצוי ג'ל MinEluteQiagen 28604טיהור ג'ל של DNA מוגבר PCR (סעיף 19.2)
תמיסת מלח נתרן N-Lauroylsarcosine, תמיסה מימית 30%, ≥ 97.0% (HPLC)Sigma61747מאגר ליזה 3
אוקטילפנול אתוקסילט (IGEPAL CA630)BioShopNON999מאגר ליזה 1 ומאגר שטיפת LiCl
פנול: כלורופורם: אלכוהול איזואמיל, דרגת ביוטכנולוגיה (25:24:1)BioShopPHE512בדיקת סוניקציה (סעיף 4.3.1)
phi29 DNA פולימראזניו אינגלנד BioLabsM0269Lתגובת מילוי על חרוזים (סעיף 10.2) ודה-נטורינג, חישול פריימר והארכת פריימר (סעיף 14.3 ו-14.4)
מי מלח חוצצים פוספט (PBS), 1x קורנינג21040CVקציר, הצלבה והקפאה של תאים (סעיף 1.3) וכרומטין סוניקט (סעיף 3.1), החדרת נוגדנים עם חרוזים (סעיף 5.1)
ספק כוח בסיסיPowerPac BioRad1645050בדיקת סוניקציה (סעיף 4.3.6) וטיהור ג'ל של DNA מוגבר LM-PCR (סעיף 19.1)
מערכת ProFlex PCRיישומית מערכתProFlex PCRמשמש בסעיפים: 14.2, 14.4, 15.2, 16.2 ו-18.2
שפופרת LoBind חלבון, 2.0 מ"ל Eppendorf22431102דגירה של נוגדנים עם חרוזים (סעיף 5.2) ו-Chromatin Immunoprecipitation (סעיף 6.3)
תמיסת Proteinase K,25530049Invitrogen(סעיף 4.2) ו-Elution ו-Reverse Crosslink (סעיף 12.3)
Qubit 4.0 FluorometerInvitrogenQ33226טיהור ג'ל של DNA מוגבר PCR (סעיף 19.3)
בדיקת Quibit dsDNA BR ערכתInvitrogenQ32853טיהור ג'ל של DNA מוגבר PCR (סעיף 19.3)
Rnase A, Dnase וללא פרוטאזThermo ScientificEN0531בדיקת סוניקציה (סעיף 4.3.2) ומיצוי DNA (סעיף 13.2)
נתרן כלורי (NaCl), BioReagent SigmaS5886מאגר ליזה 1-3, מאגר שטיפת מלח גבוה
נתרן דודציל סולפט (SDS),BioShopSDS001(סעיף 4.1), מאגר שטיפת מלח גבוה וחרוזי סוניקציה של מאגר סילוק ChIP
וצינורות ביורופטור 15 מ"לדיאגנודC01020031כרומטין סוניקציה (סעיף 3.1 ו-3.2)
ThermoMixer F1.5 Eppendorf5384000020 סעיף 4.2, 4.3.2, 4.3.5, 8.2, 9.2, 10.3, 11.2, 12.2, 12.3, 13.2 ו-16.2
תמיסת טריזמה הידרוכלוריד (Tris-HCl), מוסמכת BioPerformance, 1 M, pH 7.4SigmaT219410 מ"מ Tris-HCl Buffer
תמיסת Trizma hydrochloride (Tris-HCl), מוסמכת BioPerformance, 1 M, pH 8.0SigmaT2694מאגר ליזה 2, מאגר ליזה 3, בדיקת סוניקציה (סעיף 4.1), מאגר שטיפת LiCl ומאגר סילוק ChIP
מודול תיקון/זנב קצה Ultra II (24 rxn -> 120 rxn)New England BioLabsE7546Sתערובת תגובת הכנה סופית ותערובת אנזים סיום הכנה. תיקון קצה ותגובת זנב dA על חרוזים (סעיף 8.2)
נדנדה מיני צינור VWR, מהירות משתנהVWR10159-752משמש בשלבים רבים בסעיפים: 1, 2, 5, 6 ו-7
2-[4-(2,4,4-trimethylpentan-2-yl)phenoxy] אתנול, Triton X-100,BioShopTRX5061, כרומטין סוניקט (סעיף 3.4) ומאגר שטיפת מלח גבוה
New (סעיף 15.1) מיצוי DNA של בדיקת סוניקציה בדרגת RNA בדיקת סוניקציה של בדרגת אלקטרופורזה מאגר ליזה בדרגת ריאגנט

מקורות

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Johnson, D. S., Mortazavi, A., Myers, R. M., Wold, B. Genome-wide mapping of in vivo protein-DNA interactions. Science. 316 (5830), 1497-1502 (2007).
  2. Patten, D. K., Corleone, G., Magnani, L. Epigenome Editing: Methods and Protocols. Methods in Molecular Biology. A, J. eltsch, Rots, M. G. 1767, 271-288 (2018).
  3. S....

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

ChIP ExoProtein DNA InteractionsMouse Stem CellsChromatin ImmunoprecipitationLambda ExonucleaseHigh Resolution MappingIslet 1 AntibodyMagnetic BeadsNext Generation SequencingTranscription Factor Binding

מאמרים קשורים