히스톤 수정 Saccharomyces cerevisiae 에서 chromatin Immunoprecipitation (칩)
Summary
여기, 우리는 신진 효 모 Saccharomyces cerevisiae에서 수정 된 히스톤의 염색 질 immunoprecipitation에 대 한 프로토콜을 설명합니다. Immunoprecipitated DNA가 풍부 하 고 지역화의 게놈을 통해 히스톤 포스트 번역 상 수정 양이 많은 PCR 이후에 사용 됩니다.
Abstract
Acetylation, 메 틸 화, 인 산화, 같은 히스톤 포스트 번역 상 수정 (PTMs), 동적으로 추가 하거나 셀에서 수신 하는 신호에 대 한 응답에서 이러한 마크를 제거 하는 효소에 의해 통제 된다. 이러한 PTMS 유전자 식 제어 등 프로세스의 규정을 주요 참여자 이며 DNA 복구. Chromatin immunoprecipitation (칩) 풍요로 움과 응답 셀에 다양 한 섭으로 게놈에 걸쳐 많은 히스톤 PTMs의 지역화 해 부를 위한 경 음악 접근 되었습니다. 여기, 싹 트는 효 모 Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) 에서 post-translationally 수정된 히스톤의 칩을 수행 하기 위한 다양 한 방법을 설명 합니다. 이 방법은 단백질 및 효 모 문화의 포름알데히드 처리를 사용 하 여 DNA의 가교에 의존 구슬 치고, micrococcal nuclease에 의해 chromatin 파편의 가용 화 및 히스톤 DNA의 immunoprecipitation에 의해 효 모 lysates의 세대 단지입니다. DNA의 히스톤 마크와 관련 된 정화는 게놈에 걸쳐 여러 loci에서 그것의 농축을 평가 하기 위해 정량 PCR 분석에 복종 하 고. Wildtype에 돌연변이 효 모 히스톤 부호 H3K4me2와 H4K16ac의 지역화를 조사 하는 대표적인 실험 데이터 분석 및 해석 설명 되어 있습니다. 이 메서드는 다양 한 히스톤 PTMs 적합 하며 다른 돌연변이 체 긴장 또는 그것에 게 다른 조건 하에서 chromatin 역학에서 변경 내용을 조사 하기 위한 훌륭한 도구를 만드는 다양 한 환경 스트레스의 존재를 수행할 수 있습니다.
Introduction
히스톤의 동적 포스트 번역 상 수정 (PTM) 녹음 방송, 복제, DNA 수리1,2를 포함 하 여 많은 DNA 템플릿 프로세스에 대 한 주요 규제 메커니즘입니다. 풍부 하 고 이러한 프로세스와 부수적인 수정된 히스톤의 정확한 지 방화를 결정 하는 능력은 따라서 셀에 서로 다른 조건 하에서 그들의 규칙을 이해 중요 합니다. Chromatin immunoprecipitation (칩)의 개발을 주로 dna, 단백질의 상호 작용의 생 화 확 적인 연구에서 특히 생체 외에서 방법 화학 crosslinkers를 사용 하 여 비롯 된 방법으로 평가 하는 필요와 결합 된 동적 자연 단백질 DNA 상호 작용에서 vivo에서 그리고 게놈3,,45의 특정 지역에서. 정량 PCR (정량) 및 시퀀싱 기술의 발전 또한 양적 비교와 전체 게놈, DNA 단백질 상호 작용에서 해 부를 위한 강력한 도구를 만드는 걸쳐 칩 실험을 수행 하는 기능을 확장 했다 여러 수준입니다.
현재, 칩은 연구 그룹 게놈의 chromatin 중재 규정에 관심이 필요한 메서드 수정된 히스톤과는 특정 genomic 소재 시 에 사이의 물리적 링크를 직접 심문 없습니다 유사한 방법으로 vivo. 다음 세대 시퀀싱 게놈6,7 통해 히스톤 수정 지도를 사용 하 여이 방법의 변이 사용할 수 있지만 이러한 접근 다른 과학적인 질문 및 그들의 규모, 비용을 해결할 수 있습니다. 그리고 기술 리소스 일부 연구 그룹에 대 한 제한 될 수 있습니다. 또한, 대상된 칩-정량은이 보완 하기 위해 필요한 접근 방법을 모두를 제공 하 여 epigenomic 데이터 집합에서 결과 유효성을 검사 하 고 시퀀싱 전에 칩 프로토콜 최적화. 그러나 질량 분석 기반 접근,8,,910,11, 등장 게놈 지역 연관 표시는 또한 히스톤의 완전 한 보완을 식별이 접근 제한이 몇 가지는 게놈의 지구를 탐색할 수 및 그들이 필요한 전문 기술 및 계측을 모든 연구 그룹을 사용할 수 없습니다. 따라서, 칩 풍부 및 히스톤 수정 epigenetics, chromatin의 게놈 기능 규정에 관심이 모든 연구 단체에 대 한 다양 한 조건에서의 배포를 분석 하는 기초 방법에 남아 있다.
여기, 신진 누 룩을 사용 하 여 칩 모델 Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) 히스톤 PTMs chromatin에서의 분포를 조사 하는 방법을 설명 합니다. 이 이렇게 다양 한 칩 프로토콜 누 룩 개발 하 고 다양 한 모델 시스템12,13에 적용의 핵심 구성 요소에 의존 합니다. 수정된 히스톤과 DNA는 셀에서 간의 상호 작용은 포름알데히드와 가교에 의해 유지 됩니다. Lysate 준비 다음 염색 질 조각은 micrococcal nuclease와 소화에 의해 균일 하 게 크기의 조각으로 solubilized는. Immunoprecipitation 수정된 히스톤의 상업적 또는 실험실에서 생성 된 항 체와 함께 수행 되 고 모든 관련된 DNA 분리 및 정량 (그림 1)를 사용 하 여 게놈 지역에서 농축에 대 한 분석. 많은 히스톤 수정에 대 한이 프로토콜에서 얻은 DNA의 양을 정량 하 여 25 개 이상의 다른 게놈 loci를 테스트 하기 위해 충분 하다.
이 칩 방법은 매우 다양 한 여러 개의 돌연변이 체 긴장 또는 환경 조건, 단일 히스톤 수정 배포 모니터링을 위한 또는 wildtype 세포 게놈 loci의 숫자에 여러 개의 히스톤 수정 테스트입니다. 또한, 프로토콜의 수많은 구성 요소 중 높은-또는 미 천 한-풍부한 히스톤 부호의 최적화를 쉽게 조정 가능 하다. 마지막으로, 싹 트는 효 모에 수정 된 히스톤의 칩을 수행 크게 다른 시스템에서 사용할 수 있는 항 체 특이성에 대 한 주요 컨트롤을 사용 하 여 기회를 제공 한다. 즉, 효 모 종자 수 수정에 대 한 타겟으로하는 히스톤 잔류물에서 점 돌연변이 생성 되 고, 어떤 경우에는 특정 히스톤 잔류물에 수정 catalyzes만 단일 효소 (예. 히스톤 lysine methyltransferases)입니다. 따라서, 칩 중 히스톤 돌연변이 또는 효소 삭제 긴장 시험의 범위는 비 특정 바인딩 항 체의 발생 그리고 거짓 긍정적인 결과 생성 하에서 수행할 수 있습니다. 이 컨트롤은 새로 개발 된 항 체에 특히 중요 하 고 심지어 다른 시스템에서 사용 하기 전에 보존된 히스톤 수정에 대 한 항 체 특이성을 확인 하는 데 사용할 수 있습니다. 이 이렇게 보완 (예: 모노-디-, 트라이-메 틸), 다른 수정 상태 사이에서 구별 하는 항 체 특이성을 테스트 하려면 다른 방법 수정된 펩 티 드의 배열 조사 등 수행 하는 히스톤의 서쪽 오 점 또는 nucleosomes 정의 수정입니다. 전반적으로, 싹 트는 효 모에 칩 게놈 전체 PTMs 히스톤의 역학을 평가 하 고 그들의 규칙을 경 세 하는 메커니즘을 해 부에 대 한 강력한 방법입니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기에 설명 된 절차는 immunoprecipitation에 의해 효 모 세포에 수정 된 히스톤과 관련 된 DNA의 효율적인 복구에 대 한 수 있습니다. 이것은 정량 Pcr 증폭 지역 농축 결정 관심 영역 또는 특정 히스톤 수정의 소모는 뇌관을 사용 하 여 옵니다. 개발 되 고 있는 방법으로 거의 20 년 전에 불구 하 칩 히스톤 수정 상태 다른 게놈 영역에 다양 한 조건 하에서 조사 정의 분석 결과 남아 있습니다. 칩 결합 차세…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 유용한 토론에 대 한 녹색 연구소의 회원을 감사 하 고 싶습니다. 이 작품은 NIH 교부 금 R03AG052018와 E.M.G.에 R01GM124342에 의해 부분적으로 지원
Materials
| Yeast Extract | Research Products International (RPI) | Y20025-1000.0 | |
| Peptone | Research Products International (RPI) | P20250-1000.0 | |
| Dextrose | ThermoScientific | BP350-1 | |
| Formaldehyde | Sigma-Aldrich | F8775 | |
| Glycine | Fisher Scientific | AC12007-0050 | |
| Tris | Amresco | 0497-5KG | |
| EDTA | Sigma-Aldrich | E6758-500G | |
| NaCl | ThermoScientific | BP358-10 | |
| 4-Nonylphenyl-polyethylene glycol | Sigma-Aldrich | 74385 | Equivalent to NP-40 |
| MgCl | ThermoScientific | S25533 | |
| CaCl2 | Sigma-Aldrich | 20899-25G-F | |
| LiCl | ThermoScientific | AC413271000 | |
| Sodium Dodecyl Sulfate | Amresco | M107-1KG | |
| Sodium Deoxycholate | Sigma-Aldrich | 30970-100G | |
| Sodium Acetate | Sigma-Aldrich | S2889 | |
| NaHCO3 | ThermoScientific | S25533 | |
| PMSF | Sigma-Aldrich | P7626-5G | |
| Yeast protease inhibitor cocktail | VWR | 10190-076 | |
| 25 Phenol:24 Chloroform:1 Isoamyl Alcohol | VWR Life Science | 97064-824 | |
| Ethanol | Sigma-Aldrich | E7023 | |
| Nuclease-Free Water | VWR | 100720-992 | |
| Micrococcal Nuclease | Worthington Biochemical | LS004797 | |
| Glycogen | ThermoScientific | R0561 | |
| Proteinase K | Research Products International (RPI) | P50220-0.1 | |
| RNase A | Sigma-Aldrich | R6513-50MG | |
| Bradford Assay Reagent | ThermoScientific | 23238 | |
| BSA Standard 2 mg/mL | ThermoScientific | 23210 | |
| α H4 | EMD Millipore | 04-858 | |
| α H4K16ac | EMD Millipore | ABE532 | |
| α H3 | Abcam | ab1791 | |
| α H3K4me2 | Active Motif | 39142 | |
| High Rox qPCR Mix | Accuris qMax Green, Low Rox qPCR Mix | ACC-PR2000-L-1000 | |
| Protein A/G Magnetic Beads | ThermoScientific | 88803 | |
| magnetic stand for 1.5mL tubes | Fisher Scientific | PI-21359 | |
| Acid-Washed Glass Beads | Sigma-Aldrich | G8772 | |
| Microtube Homogenizer | Benchmark | D1030 | |
| 2.0 mL screw-cap tubes with sealing rings | Sigma-Aldrich | Z763837-1000EA | |
| Gel loading tips | Fisher Scientific | 07-200-288 | |
| Cuvettes | Fisher Scientific | 50-476-476 | |
| Parafilm | Fisher Scientific | 13-374-10 | |
| 50 mL conical tubes | Fisher Scientific | 14-432-22 | |
| 384-Well PCR Plate | Fisher Scientific | AB-1384W | |
| Gyratory Floor Shaker | New Brunswick Scientific | Model G10 | |
| Spectrophotometer | ThermoScientific | ND-2000c | |
| Real-Time PCR Detection System | Bio-Rad | 1855485 |
References
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