Расщепление под мишенями и тегментацией (CUT&Tag) является эффективной стратегией эпигеномного профилирования хроматина. Этот протокол представляет собой усовершенствованную стратегию CUT&Tag для профилирования модификаций гистонов в растениях.
Методическая статья
* These authors contributed equally
Расщепление под мишенями и тегментацией (CUT&Tag) является эффективной стратегией эпигеномного профилирования хроматина. Этот протокол представляет собой усовершенствованную стратегию CUT&Tag для профилирования модификаций гистонов в растениях.
Эпигеномная регуляция на хроматическом уровне, включая модификации ДНК и гистонов, поведение факторов транскрипции и некодирующие РНК с их рекрутированными белками, приводят к временному и пространственному контролю экспрессии генов. Расщепление под мишенями и тегментацией (CUT&Tag) представляет собой метод ферментного связывания, при котором специфический белок хроматина сначала распознается по его специфическому антителу, а затем антитело связывает белок слияния белка А-транспозазы (pA-Tn5), который расщепляет целевой хроматин in situ путем активации ионов магния. Здесь мы предоставляем наш ранее опубликованный протокол CUT&Tag с использованием интактных ядер, выделенных из аллортетраплоидных листьев хлопка с модификацией. Этот пошаговый протокол может быть использован для эпигеномных исследований растений. Кроме того, существенные модификации для выделения ядер растений снабжены критическими комментариями.
Участки ДНК, связывающие транскрипционный фактор, и открытый хроматин, связанный со знаками модификации гистона, играют решающую функциональную роль в регулировании экспрессии генов и являются основными направлениями эпигенетических исследований1. Традиционно анализ иммунопреципитации хроматина (ChIP) в сочетании с глубоким секвенированием (ChIP-seq) были использованы для общегеномной идентификации специфических модификаций гистонов хроматина или мишеней ДНК с конкретными белками и широко распространены в области эпигенетики2. Технология расщепления под мишенями и тегментацией (CUT&Tag) была первоначально разработана лабораторией Хеникова для захвата связанных с белком фрагментов ДНК по всему геному5. По сравнению с ChIP, CUT&Tagcan генерирует библиотеки ДНК с высоким разрешением и исключительно низким фоном, используя небольшое количество клеток с упрощенной процедурой3. На сегодняшний день в клетках животных установлены методы анализа хроматиновых областей со специфическими модификациями гистонов с использованием CUT&Tag4,5. В частности, одноклеточный CUT&Tag (scCUT&Tag) также был успешно разработан для тканей и клеток человека6. Однако из-за сложности клеточной стенки и вторичных метаболитов CUT&Tag по-прежнему технически сложен для растительных тканей.
Ранее мы сообщали о протоколе CUT&Tag с использованием интактных ядер, выделенных из аллотетраплоидных листьев хлопка4. Чтобы продемонстрировать эффективность выделения ядер и захвата ДНК с помощью растительной ткани, процедура профилирования представлена здесь. Основные этапы включают выделение интактных ядер, инкубацию in situ с антителом для модификации хроматина, инкубацию транспозазы, интеграцию адаптеров и подготовку библиотеки ДНК. Поиск и устранение неисправностей сосредоточен на подготовке библиотеки CUT&Tag к выделению ядер растений и контроле качества.
В этом исследовании мы представляем усовершенствованную стратегию CUT&Tag для растений. Мы не только предоставляем пошаговый протокол профилирования H3K4me3 в листьях хлопка, но также предоставляем оптимизированную методологию выделения ядер растений, включая стратегию выбора концентрации моющего средства для правильного лизиса клеток и стратегию фильтрации ядер. Подробные шаги с критическими комментариями также включены в этот обновленный протокол.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Приготовьте транспозазы и стоковые растворы (День 1)
ПРИМЕЧАНИЕ: В этой части олигонуклеотидные адаптеры комплексуют с транспозазой Tn5 для получения активной транспозазы.
2. Выделение ядер (День 2)
3. Инкубация антител
4. Инкубация транспозазы
5. Тагментация
6. Извлечение ДНК и построение библиотеки NGS
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
На рисунке 1 показан рабочий процесс CUT&Tag. На рисунке 2 показано окрашивание DAPI интактных ядер. Целью этапа «изоляции ядер» было получение интактных ядер в достаточном количестве для последующей реакции CUT&Tag. На рисунке 3 показан электрофорез агарозного геля продуктов ПЦР. Отрицательный контроль IgG требуется параллельно при настройке эксперимента. По сравнению с контрольной группой IgG, основная часть фрагментов ДНК...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Здесь мы описали CUT&Tag, технологию для генерации библиотек ДНК с высоким разрешением и исключительно низким фоном с использованием небольшого количества клеток с упрощенной процедурой по сравнению с иммунопреципитацией хроматина (ChIP). Наш успех с профилированием H3K4me3 в листьях хлопка предполагает, что CUT&Tag, который был впервые разработан для клеток животных, также может быть использован для растительных клеток. Как буферная система Tris, обычно используемая для анализа ChIP8, так и буфер...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Все авторы не имеют конфликта интересов с какой-либо компанией, торгующей одним из вышеупомянутых продуктов.
Эта работа была частично поддержана грантами Национального фонда естественных наук Китая (NSFC, 31900395, 31971985, 31901430) и Фондов фундаментальных исследований для центральных университетов, Hainan Yazhou Bay Seed Lab (JBGS, B21HJ0403), Хайнаньского провинциального фонда естественных наук Китая (320LH002) и проекта JCIC-MCP.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| <сильно>Антитела | |||
| Анти-H3K4me3 | Millipore | 07-473 | |
| Нормальный кролик IgG | Millipore | 12-370 | |
| Chemicals | |||
| Bowon Serum Albumin (BSA) | Приготовьте 10 мг/мл BSA стоковый раствор. Хранить при -20°С; C | ||
| дигитонин (~50% (TLC) | Sigma-Aldrich | D141 | Сделайте 5% раствор дититонина стоковым (200 мг дигитонина [~50% чистоты] до 2 мл ДМСО). Примечание: Стерилизовать с помощью фильтра 0,22 микрона. Хранить при -20°С; C |
| диметилсульфоксид (ДМСО) | |||
| хлороформ | |||
| этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) | Приготовьте 0,5 М ЭДТА (pH = 8,5) исходный раствор. Примечание: Для приготовления 100 мл 0,5-М ЭДТА (pH = 8,5) требуется примерно 2 г гранул гидроксида натрия (NaOH) для регулировки pH | ||
| этанола | |||
| GlycoBlue Coprecipitant (15 мг/мл) | Invitrogen | AM9516 | |
| хлорид магния (MgCl2) | Приготовьте 1 M MgCl2 коктейль | ||
| ингибиторов протеазы | Calbiochem | 539133-1SET | |
| хлорид калия (KCl) | Приготовьте 1 М раствор спермидина KCl | ||
| фенол:хлороформ:изоамиловый спирт (25:24:1,v:v:v) | |||
| хлорид (NaCl) | Приготовьте 5 М раствор | ||
| спермидина | Приготовьте 2 М раствор спермидина стоковый раствор, храните при -20°C. | ||
| Додецилсульфат натрия (SDS) | Приготовьте 10% исходный раствор SDS. Примечание: Не автоклавировать; стерилизовать с помощью 0,22-микронной основы | ||
| фильтра Tris | Сделать 1 М Трис (pH = 8,0) стоковый раствор | ||
| Triton X-100 | Сделать 20% Тритон Х-100 стоковый раствор | ||
| <сильный>Фермент | |||
| Гиперактивный pG-Tn5/pA-Tn5 транспозаза для CUT& Метка | Vazyme | S602/S603 | Проверьте сродство антител к белку А или белку G, которые слиты с Tn5. Вообще говоря, белки A и G обладают широким сродством к антителам. Тем не менее, белок А имеет относительно более высокое сродство к антителам кроликов, а белок G имеет относительно более высокое сродство к антителам мыши. Выберите подходящие препараты транспозазы, которые соответствуют вашим антителам. |
| TruePrep Amplify Enzyme Enzyme | TD601 | ||
| Equipment | |||
| центрифуга | Eppendorf | 5424R | |
| PCR машина | Applied Biosystems | ABI9700 | |
| Орбитальный шейкер | MIULAB | HS-25 | |
| NanoDrop One спектрофотометр | Thermo Scientific | НД-ОДИН-В |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение