August 14th, 2020
게놈 전반에 걸친 단백질 결합 위치의 정확한 결정은 유전자 조절을 이해하는 데 중요합니다. 여기서는 외핵증 소화(ChIP-exo)를 사용한 크로마틴-면역침전DNA를 치료하는 게놈 매핑 방법을 설명하고 있으며, 이어서 고처리량 시퀀싱을 한다. 이 방법은 포유류 뉴런에서 근거리 쌍 매핑 해상도 및 높은 신호 대 잡음 비와 단백질 DNA 상호 작용을 검출합니다.
ChIP-exo 방법의 주요 장점은 기존의 염색질 면역침전 방법에 비해 세포 내 단백질 DNA 상호 작용의 매핑 해상도가 향상되었다는 것입니다. ChIP를 위한 단백질 G 마그네틱 비드를 준비하려면 균질해질 때까지 마그네틱 비드를 혼합합니다. 그런 다음 25마이크로리터의 마그네틱 비드를 2ml 단백질 저결합 튜브에 추가합니다.
비드에 차단 용액 1ml를 추가합니다. 피펫팅으로 잘 섞은 다음 튜브를 마그네틱 랙에 1분 동안 놓습니다. 상층액이 투명해지면 제거합니다.
다음으로 비드에 1ml의 차단 용액을 추가합니다. 튜브를 섭씨 4도의 흔들 플랫폼에 놓고 10분 동안 흔들어 놓은 다음 튜브를 잠시 돌립니다. 튜브를 마그네틱 랙에 놓고 상층액을 제거합니다.
마그네틱 비드에 500마이크로리터의 차단 용액을 추가합니다. Islet-1에 대해 항체를 간단히 회전시킨 다음 자성 비드가 들어 있는 튜브에 항체 4마이크로그램을 추가합니다. 마그네틱 비드와 Islet-1 항체가 들어있는 튜브를 섭씨 4도의 흔들 플랫폼에 놓고 6-24시간 동안 흔들어 놓습니다.
염색질 면역침전을 시작하려면 항체로 코팅된 비드를 1ml의 차단 용액으로 세척합니다. 항체가 코팅된 비드가 들어 있는 튜브를 섭씨 4도의 흔들 플랫폼에 5분 동안 놓습니다. 잠시 회전 한 후 튜브를 마그네틱 랙에 놓고 상층액을 제거합니다.
항체 코팅된 비드를 50마이크로리터의 차단 용액에 재현탁합니다. 항체 코팅된 비드에 초음파 용해물 1ml를 첨가한 다음 섭씨 4도의 흔들 플랫폼에서 밤새 샘플을 배양합니다. 샘플을 밤새 배양시킨 후 튜브를 잠시 돌려 캡에서 액체를 모은 다음 튜브를 마그네틱 랙에 놓습니다.
그리고 1분 후 피펫으로 상층액을 조심스럽게 제거합니다. 그런 다음 다음과 같이 일련의 세척을 수행합니다. CPI가 포함된 1ml의 냉세척 버퍼를 샘플에 추가합니다.
섭씨 4도의 흔들 플랫폼에서 5분 동안 샘플을 혼합합니다. 샘플 튜브를 짧게 돌린 다음 마그네틱 랙에 놓습니다. 1분 후 피펫으로 상층액을 제거합니다.
첫 번째 효소 반응 및 복구 및 DA 테일링을 위해 시료에 38마이크로리터의 오토클레이브 이중 증류수를 첨가한 다음 말단 분취 반응 혼합물 및 말단 분취 효소 혼합물을 추가합니다. 피펫팅으로 튜브의 내용물을 혼합한 다음 샘플을 섭씨 20도에서 30분 동안 배양합니다. 다음으로, 앞에서 설명한 대로 고염 세척 버퍼, 염화리튬 세척 완충액 및 10 millimolar Tris 염화수소 완충액으로 샘플 비드를 세척합니다.
인덱스 어댑터 결찰을 수행하려면 샘플에 27마이크로리터의 차가운 10밀리몰 Tris 염화수소 완충액을 추가합니다. 그런 다음 인덱스 어댑터, ligation enhancer 및 ligase 마스터 믹스를 추가합니다. 샘플을 섭씨 20도에서 15분 동안 배양합니다.
다시 말하지만, 고염 세척 버퍼, 리튬 클로라이드 세척 버퍼 및 10 밀리몰 트리스 염화수소 버퍼로 샘플 비드를 세척합니다. 그런 다음 47마이크로리터의 차가운 10밀리몰 Tris 염화수소 완충액을 샘플에 추가합니다. 포스포다이에스테르 결합이 누락되어 DNA의 흠집을 복구하려면 11.1마이크로리터의 필-인 믹스를 샘플에 첨가합니다.
샘플을 섭씨 30도에서 20분 동안 배양합니다. 일련의 세척 후 50마이크로리터의 차가운 오토클레이브 이중 증류수를 샘플에 추가합니다. ChIP DNA를 5 프라임에서 3 프라임 방향으로 분해하려면 lambda exonuclease buffer와 lambda exonuclease를 추가하고 피펫팅으로 샘플을 혼합합니다.
샘플을 섭씨 37도에서 30분 동안 배양합니다. 소화가 완료되면 마지막으로 세 번의 세척을 반복합니다. 비드에서 ChIP 샘플을 용리하려면 75 마이크로 리터의 ChIP 용출 버퍼와 65 °C의 인큐베이터에서 130 회 G.Add 20 밀리그램 단백질 분해 효소 K의 2.5 마이크로 리터를 샘플에 재현탁시킵니다.
샘플을 잠시 소용돌이친 다음 섭씨 65도에서 밤새 배양합니다. 샘플을 짧게 돌리고 마그네틱 랙에 놓습니다. 1분 후 상등액을 새 1.5ml 튜브로 옮깁니다.
DNA를 정제하고 용리합니다. 용출된 DNA를 정제한 후 추출된 DNA 샘플 16마이크로리터를 PCR 튜브에 옮깁니다. 1.2마이크로리터의 변성 및 프라이머 어닐링 혼합물을 샘플에 추가합니다.
원고의 표 6에 기술된 프로그램을 사용하여, 주체 DNA에 프라이머를 변성시키고 단련한다. 샘플에 3마이크로리터의 프라이머 확장 혼합물을 추가하고 원고의 표 7에 설명된 PCR 프로그램을 실행합니다. 샘플에 4.1마이크로리터의 DA 테일링 믹스를 추가하고 원고의 표 8에 있는 PCR 프로그램을 사용하여 샘플을 실행합니다.
그런 다음 21.5마이크로리터의 범용 어댑터 결찰 혼합물을 샘플에 추가하고 섭씨 20도에서 15분 동안 배양합니다. 샘플에 29마이크로리터의 LM-PCR 혼합물을 첨가한 다음 원고의 표 10에 있는 프로그램을 사용하여 샘플을 실행합니다. LM-PCR의 18 사이클 후, 마우스 운동 뉴런의 ChIP-exo 샘플을 1.5% 아가로스 겔에서 전기영동했습니다.
ChIP-exo Islet-1에 대한 결과는 약 200 - 400개의 염기쌍이 증폭된 DNA 라이브러리를 보여주었으며, 이는 ChIP-exo 라이브러리가 LM-PCR에 의해 성공적으로 증폭되었음을 나타냅니다. 약 100개의 염기쌍 대역은 어댑터와 PCR 프라이머의 아티팩트를 나타냅니다. 항체가 없는 대조군은 비특이적 배경 DNA가 람다 엑소뉴클레아제 처리에 의해 소화되었음을 보여줍니다.
ChIP-exo 및 ChIP-seq를 사용하여 Islet-1 행 위치를 식별했습니다. ChIP-exo 신호는 Islet-1 결합 부위에 고도로 집중되어 여러 군집된 Islet-1 전사 인자 결합 패턴을 감지했습니다. ChIP-seq 신호는 ChIP-exo가 Islet-1에 대한 ChIP-seq보다 더 높은 매핑 해상도를 가짐을 나타내는 더 넓은 신호를 표시했습니다.
여러 전사 인자(transcription factor)는 종종 DNA를 단백질-DNA 복합체로 나란히 결합합니다. ChIP-exo를 사용하면 여러 transcription factor가 대상 DNA를 인식하고 조절하는 방법을 연구할 수 있습니다.
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이 연구는 포유류 뉴런에서 단백질-DNA 상호작용의 해상도를 향상시키는 게놈 매핑 방법을 제시합니다. 외핵가수분해효소 처리 후 염색질-면역침전 DNA를 이용하여 고처리량 시퀀싱을 통해 이 방법은 거의 염기쌍 매핑 해상도를 달성합니다.
High-resolution mapping of protein-DNA interactions enables precise target validation in early discovery by clarifying transcription factor binding sites with near base-pair accuracy. This reduces mechanistic ambiguity in gene regulation studies and supports predictive confidence in lead identification for neurological disease models. The method enhances de-risking of therapeutic hypotheses by distinguishing specific from non-specific genomic signals.
The method fits within the discovery continuum from target hypothesis testing to lead identification by delivering precise genomic binding data that informs target selection and prioritization.