Splitsing onder doelen en tagmentatie (CUT&Tag) is een efficiënte chromatine epigenomische profileringsstrategie. Dit protocol presenteert een verfijnde CUT&Tag strategie voor de profilering van histonmodificaties in planten.
Methodenartikel
* These authors contributed equally
Splitsing onder doelen en tagmentatie (CUT&Tag) is een efficiënte chromatine epigenomische profileringsstrategie. Dit protocol presenteert een verfijnde CUT&Tag strategie voor de profilering van histonmodificaties in planten.
Epigenomische regulatie op chromatisch niveau, inclusief DNA- en histonmodificaties, gedrag van transcriptiefactoren en niet-coderende RNA's met hun gerekruteerde eiwitten, leiden tot temporele en ruimtelijke controle van genexpressie. Splitsing onder doelen en tagmentatie (CUT & Tag) is een enzym-tetheringmethode waarbij het specifieke chromatine-eiwit eerst wordt herkend aan zijn specifieke antilichaam en vervolgens het antilichaam een eiwit A-transposase (pA-Tn5) fusie-eiwit bindt, dat het beoogde chromatine in situ splitst door de activering van magnesiumionen. Hier bieden we ons eerder gepubliceerde CUT & Tag-protocol met intacte kernen geïsoleerd uit allortetraploïde katoenbladeren met modificatie. Dit stapsgewijze protocol kan worden gebruikt voor epigenomisch onderzoek in planten. Daarnaast worden substantiële wijzigingen voor de isolatie van plantenkernen voorzien van kritische opmerkingen.
Transcriptiefactorbindende DNA-sites en open chromatine geassocieerd met histonmodificatiemerken vervullen een cruciale functionele rol bij het reguleren van genexpressie en zijn de belangrijkste aandachtspunten van epigenetisch onderzoek1. Conventioneel is chromatine immunoprecipitatie assay (ChIP) in combinatie met diepe sequencing (ChIP-seq) gebruikt voor de genoombrede identificatie van specifieke chromatine histonmodificatie of DNA-doelen met specifieke eiwitten, en wordt op grote schaal toegepast op het gebied van epigenetica2. Cleavage under targets and tagmentation (CUT&Tag) technologie werd oorspronkelijk ontwikkeld door het Henikoff Lab om de eiwit-geaffilieerde DNA-fragmenten in het hele genoom te vangen5. In vergelijking met ChIP genereert CUT&Tagcan DNA-bibliotheken met een hoge resolutie en een uitzonderlijk lage achtergrond met behulp van een klein aantal cellen met een vereenvoudigde procedure3. Tot op heden zijn methoden voor de analyse van chromatinegebieden met specifieke histonmodificaties met behulp van CUT&Tag vastgesteld in dierlijke cellen4,5. Specifiek is eencellige CUT&Tag (scCUT&Tag) ook met succes ontwikkeld voor menselijke weefsels en cellen6. Vanwege de complexiteit van de celwand en secundaire metabolieten is CUT&Tag echter nog steeds technisch uitdagend voor plantenweefsels.
Eerder rapporteerden we een CUT& Tag-protocol met intacte kernen geïsoleerd uit allotetraploïde katoenbladeren4. Om de efficiëntie van kernisolatie en DNA-vastlegging met behulp van plantenweefsel aan te tonen, wordt hier de profileringsprocedure gepresenteerd. De belangrijkste stappen omvatten intacte kernisolatie, in situ incubatie met het antilichaam voor chromatinemodificatie, transposase-incubatie, adaptorintegratie en DNA-bibliotheekvoorbereiding. De probleemoplossing richt zich op de CUT&Tag-bibliotheekvoorbereiding voor de isolatie van de kernen van de plant en de kwaliteitscontrole.
In deze studie presenteren we een verfijnde CUT&Tag strategie voor planten. We bieden niet alleen een stapsgewijs protocol voor H3K4me3-profilering in katoenbladeren, maar we bieden ook een geoptimaliseerde methodologie voor isolatie van plantenkernen, inclusief de strategie voor het selecteren van de concentratie van wasmiddel voor een goede cellyse en de strategie om de kernen te filteren. Gedetailleerde stappen met kritische opmerkingen zijn ook opgenomen in dit bijgewerkte protocol.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
1. Bereid transposase- en voorraadoplossingen voor (dag 1)
OPMERKING: In dit deel worden de oligonucleotideadapters gecomplexeerd met Tn5-transposase om actief transposase te maken.
2. Kernisolatie (Dag 2)
3. Antilichaam incubatie
4. Transposase incubatie
5. Tagmentatie
6. DNA-extractie en NGS-bibliotheekconstructie
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Figuur 1 toont de CUT&Tag workflow. Figuur 2 toont de DAPI-kleuring van de intacte kernen. Het doel van de "kernisolatie" stap was om de intacte kernen te verkrijgen in een voldoende hoeveelheid voor de daaropvolgende CUT & Tag-reactie. Figuur 3 toont de agarose gel elektroforese van PCR producten. De IgG-negatieve controle is parallel vereist bij het opzetten van het experiment. Vergeleken met de IgG-controlegroep varieerde het gro...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Hier hebben we CUT & Tag beschreven, een technologie voor het genereren van DNA-bibliotheken met een hoge resolutie en een uitzonderlijk lage achtergrond met behulp van een klein aantal cellen met een vereenvoudigde procedure in vergelijking met chromatine-immunoprecipitatie (ChIP). Ons succes met H3K4me3-profilering in katoenbladeren suggereert dat CUT & Tag, dat voor het eerst werd ontworpen voor dierlijke cellen, ook kan worden gebruikt voor plantencellen. Zowel het Tris-buffersysteem dat vaak wordt gebruikt voor ChIP...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle auteurs hebben geen belangenconflicten met een bedrijf dat handelt in een van de bovengenoemde producten.
Dit werk werd gedeeltelijk financieel ondersteund door subsidies van de National Natural Science Foundation of China (NSFC, 31900395, 31971985, 31901430) en Fundamental Research Funds for the Central Universities, Hainan Yazhou Bay Seed Lab (JBGS, B21HJ0403), Hainan Provincial Natural Science Foundation of China (320LH002) en het JCIC-MCP-project.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Antilichaam | |||
| Anti-H3K4me3 | Millipore | 07-473 | |
| Normaal konijn IgG | Millipore | 12-370 | |
| Chemicaliën | |||
| Rundserumalbumine (BSA) | Maak 10 mg/ml BSA stockoplossing. Bewaar bij -20°C | ||
| digitonine (~50% (TLC) | Sigma-Aldrich | D141 | Maak 5% digitonine stockoplossing (200 mg digitonine [~50% zuiverheid] op 2 mL DMSO). Opmerking: Steriliseer met behulp van een 0.22- micron filter. Bewaar bij -20°C |
| dimethyl sulfaat (DMSO) | |||
| Chloroform | |||
| ethyleen-diamine-tetra-azijnzuur (EDTA) | Maak 0.5 M EDTA (pH = 8.5) stockoplossing. Opmerking: Voor het maken van 100 mL 0.5-M EDTA (pH = 8.5) zijn ongeveer 2 g natriumhydroxide (NaOH) pellets nodig om de pH aan te passen | ||
| ethanol | |||
| GlycoBlue Coprecipitant (15 mg/mL) | Invitrogen | AM9516 | |
| magnesiumchloride (MgCl2) | Maak 1 M MgCl2 stockoplossing | ||
| protease inhibitor cocktail | Calbiochem | 539133-1SET | |
| kaliumchloride (KCl) | Maak 1 M KCl stockoplossing | ||
| fenol:chloroform:isoamyl alcohol (25:24:1,v:v:v) | |||
| natriumchloride (NaCl) | Maak 5 M NaCl stockoplossing | ||
| spermidine | Maak 2 M spermidine stockoplossing, bewaar bij -20°C. | ||
| natriumdodecylsulfaat (SDS) | Maak 10% SDS stockoplossing. Opmerking: Niet autoclaveren; steriliseren met behulp van een 0.22-micron filter | ||
| Tris base | Maak 1 M Tris (pH = 8.0) stockoplossing | ||
| Triton X-100 | Maak 20% Triton X-100 stockoplossing | ||
| Enzym | |||
| Hyperactive pG-Tn5/pA-Tn5 transposase voor CUT&Tag | Vazyme | S602/S603 | Controleer de antilichaamaffiniteit van het proteïne A of proteïne G dat is gefuseerd met de Tn5. Over het algemeen hebben proteïnen A en G een brede antilichaamaffiniteit. Echter, proteïne A heeft een relatief hogere affiniteit voor konijnantilichamen en proteïne G heeft een relatief hogere affiniteit voor muisantilichamen. Selecteer de juiste transposaseproducten die overeenkomen met uw antilichaam. |
| TruePrep Amplify Enzyme | Vazyme | TD601 | |
| Apparatuur | |||
| Centrifuge | Eppendorf | 5424R | |
| PCR machine | Applied Biosystems | ABI9700 | |
| Orbitale shaker | MIULAB | HS-25 | |
| NanoDrop One spectrofotometer | Thermo Scientific | ND-ONE-W |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen