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単細胞ヒストーンの翻訳後修飾(sc-hPTM2)の多重解析のための自動サンプル調製
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JoVE Journal Biochemistry
Automated Sample Preparation for the Multiplexed Analysis of Single-Cell Histone Post-Translational Modifications (sc-hPTM2)

単細胞ヒストーンの翻訳後修飾(sc-hPTM2)の多重解析のための自動サンプル調製

Full Text
31,313 Views
07:21 min
December 19, 2025

DOI: 10.3791/69588-v

Giulia Barotti1, Ronald Cutler1, Joshua Cantlon2, Barbara Montanini3, Simone Sidoli1

1Albert Einstein College of Medicine, 2SCIENION, 3Department of Chemical, Life and Environmental Sustainability Sciences,University of Parma

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This article presents a protocol for automating single-cell histone post-translational modification analysis using an isotopic two-plex labeling strategy. The workflow enables quantitative and high-sensitivity profiling of chromatin heterogeneity at single-cell resolution.

Key Study Components

Area of Science

  • Single-cell proteomics
  • Histone post-translational modifications
  • Chromatin analysis

Background

  • Single-cell analysis is crucial for understanding cellular heterogeneity.
  • Post-translational modifications play a key role in regulating chromatin structure and function.
  • Automated methods can enhance reproducibility and sensitivity in proteomic studies.
  • Challenges include handling small sample sizes and complex peptide mixtures.

Purpose of Study

  • To develop a robust protocol for analyzing histone modifications at single-cell resolution.
  • To improve the efficiency of multiplex labeling in proteomic workflows.
  • To address the challenges of low-abundance histone peptides.

Methods Used

  • Reconstitution of Hep G2/C3A cells in PBS at a specified concentration.
  • Adjustment of nozzle parameters for optimal sample pickup.
  • Implementation of isotopic two-plex labeling for quantification.
  • Use of ArgC digestion for peptide preparation.

Main Results

  • Successful automation of single-cell histone modification analysis.
  • Demonstrated high sensitivity and reproducibility in profiling.
  • Effective resolution of complex combinatorial modified histone peptides.
  • Insights into chromatin heterogeneity and epigenetic responses.

Conclusions

  • The developed protocol enhances the study of chromatin dynamics at single-cell resolution.
  • Automation significantly improves the efficiency of histone modification analysis.
  • This method can be applied to various biological questions regarding epigenetics.

Frequently Asked Questions

What is the significance of studying histone modifications?
Histone modifications are crucial for regulating gene expression and chromatin structure, impacting various biological processes.
How does the automated method improve analysis?
Automation increases reproducibility, reduces manual errors, and enhances sensitivity in detecting low-abundance histone modifications.
What challenges does this protocol address?
It addresses the difficulties of working with picogram-scale samples and complex peptide mixtures in histone analysis.
Can this method be applied to other cell types?
Yes, the protocol can be adapted for various cell types to study histone modifications.
What are the implications of this research?
This research provides insights into chromatin dynamics, which can inform studies on gene regulation and epigenetic changes in diseases.
Is prior experience in proteomics necessary?
While some background in proteomics is beneficial, the protocol is designed to be accessible for researchers with varying levels of experience.

ここでは、同位体2重ラベリング戦略とArgC消化を用いて、単細胞ヒストンの翻訳後修飾解析を自動化するプロトコルを紹介します。このワークフローにより、クロマチンの異質性およびエピジェネティック応答の定量的かつ再現性が高く高感度なプロファイリングが単一細胞分解能で実現します。

私たちは、翻訳後修飾のための全クロマチン異質性を研究する自動多重化法を用いて、単一細胞プロテオミクスを推進しています。このプロトコルが難しいのは、ピコグラムスケールのプロテオーム調製、多重標識、そして複雑な組合せ修飾ヒストンペプチドの分離にあります。まず、氷のように冷たいPBSで最終濃度200〜500細胞/マイクロリットルで肝細胞がんのG2/C3A肝細胞がん細胞を再構成します。

各ノズルのパルス幅と駆動電圧をメーカーが指定した値に設定してください。最大のピックアップ効率を得るためには、2つのノズル間のZオフセットが50マイクロメートル未満に差をつけることを心がけてください。各ノズルの最適な接点位置を特定し、ノズル設定タブのZ高表示を比較してください。

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生化学 第226号 ヒストンの翻訳後修飾 単細胞プロテオミクス 質量分析 エピジェネティクス クロマチン 同位体標識 丁酸ナトリウム 肝細胞癌球状体

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