De chip-exo Methode: Het identificeren van eiwit-DNA interacties met Near basenparen Precision

Biology

Your institution must subscribe to JoVE's Biology section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Perreault, A. A., Venters, B. J. The ChIP-exo Method: Identifying Protein-DNA Interactions with Near Base Pair Precision. J. Vis. Exp. (118), e55016, doi:10.3791/55016 (2016).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Chromatine immunoprecipitatie (chip) is een onmisbaar instrument op het gebied van de epigenetica en genregulatie dat specifieke eiwit-DNA-interacties isolaten. ChIP gekoppeld met high throughput sequencing (ChIP-seq) wordt vaak gebruikt om de genomische locatie van eiwitten die interageren met chromatine bepalen. Echter, ChIP-seq belemmerd door een relatief lage resolutie in kaart brengen van enkele honderden basenparen en hoge achtergrond signaal. De chip-exo-methode is een verfijnde versie van de chip-seq die substantieel verbetert zowel de resolutie en lawaai. Het belangrijkste verschil van de ChIP-exo methode is het opnemen van lambda exonuclease vertering in de bibliotheek bereiding workflow effectief footprint links en rechts 5 'DNA grenzen van het eiwit-DNA verknoping plaats. De chip-exo bibliotheken worden vervolgens onderworpen aan high throughput sequentiebepaling. De resulterende gegevens kunnen worden benut om unieke en ultra-hoge resolutie inzicht te verschaffen in de functionele organisatie of het genoom. Hier beschrijven we de ChIP-exo methode die wij hebben geoptimaliseerd en gestroomlijnd voor zoogdierlijke systemen en de volgende generatie sequencing-door-synthese platform.

Introduction

Chromatine immunoprecipitatie (ChIP) is een krachtige methode om mechanismen van genregulatie bestuderen door het selectief verrijken van DNA-fragmenten die interageren met een bepaald eiwit in levende cellen. Detectiemethoden-ChIP verrijkte DNA-fragmenten ontwikkeld als technologie verbetert, van detectie van een enkele locus (standaard ChIP-qPCR) hybridisatie aan oligonucleotide microarrays (ChIP-chip) bij hoge doorvoer sequentiebepaling (ChIP-seq) 1. Hoewel ChIP-seq wijdverbreide toepassing, chromatine heterogeniteit en niet-specifieke DNA-interacties heeft gezien hebben kwaliteit van de gegevens leidt tot valse positieven en onnauwkeurig mapping belemmerd. Om deze beperkingen te omzeilen, Dr. Frank Pugh ontwikkelde de chip-exo-methode 2. De meest opvallende eigenschap van ChIP-exo is verbanden met een 5 'naar 3' exonuclease, effectief footprinting transcriptiefactor bindende plaatsen. Hierdoor de ChIP-exo methode produceert een grotere resolutie, groter dynamisch bereik van detection, en een lager achtergrondgeluid.

Hoewel ChIP-exo is meer technisch uitdagende te beheersen dan ChIP-seq, wordt het op grote schaal aangenomen studies gericht zijn op unieke ultra high-resolution inzichten te krijgen met behulp van diverse biologische systemen 3-8. Inderdaad, ChIP-exo met succes toegepast op bacteriën, gist, muis, rat en humane cellen. Als bewijs van het principe werd ChIP-exo oorspronkelijk gebruikt om de precieze bindingsmotief identificeren een handvol gist transcriptiefactoren 2. De techniek werd ook gebruikt in gist om de organisatie van de transcriptie pre-initiatie complex te bestuderen, en subnucleosomal structuur van verschillende histonen 9,10 ontcijferen. Meer recent, leveraged we ChIP-exo naar aangrenzende TFIIB en Pol II bindend gebeurtenissen in de menselijke initiatiefnemers op te lossen, en toonde aan dat op grote schaal uiteenlopende transcriptie komt voort uit verschillende initiatie complexen 11.

De workflow hier gepresenteerde is geoptimaliseerd en streamlined voor zoogdierlijke ChIP-exo (figuur 1). Eerst worden levend primaire of weefselkweek cellen behandeld met formaldehyde te bewaren in vivo eiwit-DNA-interacties via een covalente verknoping. De cellen worden gelyseerd en chromatine afgeschoven naar ~ 100-500 basenparen grootte fragmenten. ChIP vervolgens selectief verrijkt voor DNA-fragmenten verknoopt aan het eiwit van belang. Op dit punt worden ChIP-seq bibliotheken typisch bereid die inherent de detectieresolutie de gemiddelde fragmentgrootte van enkele honderden basenparen beperkt. Echter, ChIP-exo overwint deze beperking door bijsnijden links en rechts 5 'DNA grenzen van het eiwit-DNA verknoping plaats met lambda exonuclease. Sequencing bibliotheken worden vervolgens geconstrueerd uit DNA exonuclease digestie zoals hieronder beschreven. De resulterende geneste 5 'grenzen vormen een in vivo footprint van de eiwit-DNA-interactie (Figuur 1, stap 14), en worden gedetecteerd door sequenering. although de chip-exo methode is meer betrokken dan ChIP-seq, overgangen tussen de meeste stappen vereist eenvoudige kraal wassen, welk monster verlies en experimentele variabiliteit minimaliseert. Belangrijk is, aangezien ChIP-exo is een verfijnde versie van ChIP-seq, een monster dat is succesvol met chip-seq moet ook succesvol met chip-exo zijn.

De in vivo footprinting van eiwit-DNA interacties met chip-exo resultaten in een fundamenteel verschillende datastructuur van ChIP-seq. Hoewel gemeenschappelijke ChIP-seq bellers kunnen worden toegepast op ChIP-exo data, om de meest nauwkeurige piek gesprekken te verkrijgen raden wij bioinformatica instrumenten die specifiek ontworpen met de unieke structuur van de chip-exo gegevens in het achterhoofd. Deze omvatten Genetrack, GEM, MACE, Peakzilla en ExoProfiler 12-15.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Opmerking: Double gedestilleerd H 2 O of graad gelijkwaardig moleculaire wordt aanbevolen voor alle buffers en reacties mixen.

Dag 0: Materiaal Voorbereiding en Cell Harvest

1. Buffer Voorbereiding

  1. Bereid Lysis Buffers 1-3 (tabellen 1-3) en voeg 100 ul compleet proteaseremmer voorraad (CPI) om 50 ml van elke buffer vlak voor gebruik. Bereid CPI voorraad door het oplossen van een tablet in 1 ml moleculair-biologische kwaliteit H 2 O.
  2. Bereid ChIP Buffers (tabellen 4-7). Voeg 100 ul CPI voorraad tot 50 ml van het blokkeren en RIPA buffers. Do CPI niet toe te voegen aan Tris en ChIP Elutiebuffers.

2. temperen Adapter Oligonucleotiden

Opmerking: Specifieke oligonucleotide sequenties kunnen worden gevonden in de Aanvullende informatie Section.

  1. Bereid Adapter gloeien mixen (tabellen 8-9). Vortex te mengen en in het kortdraaien buizen inhoud verzamelen. Aliquot 100 ul van elk mengsel in 0,5 ml buizen.
  2. Hybridiseer de oligonucleotiden door het uitvoeren van het programma (Tabel 10) in de thermocycler.
    WINKEL oligonucleotiden bij -80 ° C.

3. In vivo chromatine verknoping met formaldehyde

OPMERKING: Bij een typisch experiment ChIP dient uitgangsmateriaal ongeveer 50 miljoen cellen bevatten.

  1. Voeg verse 37% methanol-vrij formaldehyde voorraadoplossing fosfaat-gebufferde zoutoplossing (PBS) gewassen celkweek tot een uiteindelijke concentratie van 1% (v / v), meng en laat op kamertemperatuur gedurende 10 minuten.
    OPMERKING: Voeg bijvoorbeeld wij doorgaans 1,4 ml 37% methanol-vrij formaldehyde aan cellen in 50 ml PBS kamertemperatuur. Vermijd ook formaldehyde vernetting media omdat eiwitten in de media enige formaline zal doven.
  2. Quench verknopingsreactie door het toevoegen van 2,5 M glycinee een eindconcentratie van 125 mM. Meng grondig.
  3. Transfer cellen 50 ml buis op ijs. Spin cellen gedurende 5 min bij 1000 xg bij 4 ° C. Giet supernatant.
  4. Voeg 1 ml ijskoude 1x PBS naar cel pellet en resuspendeer door pipetteren. Transfer naar 1,5 ml buis.
  5. Spin cellen gedurende 3 min bij 2000 xg bij 4 ° C. Zuig supernatant.
  6. Onmiddellijk knipperen bevriezen celpellets in 1,5 ml buizen met vloeibare stikstof. Bewaar bij -80 ° C. Verknoopte cellen onbeperkt houdbaar bij -80 ° C.

Dag 1: Cell Lysis sonicatie en ChIP

4. Cel Lysis

OPMERKING: Bij alle cellysis secties, moet de monsters op ijs of bij 4 ° C worden gehouden verknopen omkering minimaliseren.

  1. Kort ontdooien verknoopt celpellet. Grondig resuspendeer elke pellet in 0,5 ml lysisbuffer 1 en gecombineerd met 4,5 ml Lysis Buffer 1 in een 15 ml polystyreen buis.
  2. Rots buizen gedurende 10 minuten bij 4 ° Cvoor op een schommelende platform. Spin gedurende 4 minuten bij 2000 xg bij 4 ° C. Giet supernatant.
  3. Grondig resuspendeer elke pellet in 0,5 ml Lysis Buffer 2 en voeg 4,5 ml Lysis Buffer 2 keer opnieuw gesuspendeerd.
  4. Rock gedurende 5 minuten bij 4 ° C op een schommelende platform. Centrifugeren gedurende 5 min bij 2000 xg bij 4 ° C. Giet supernatant en voorzichtig tik teveel op keukenpapier.
  5. Grondig resuspendeer elke pellet in 0,5 ml Lysis Buffer 3 en voeg 1 ml Lysis Buffer 3 keer opnieuw gesuspendeerd. Houd nucleaire lysaten op ijs en onmiddellijk naar sonicatie.

5. ultrasoonapparaat van Nuclear Lysaten

LET OP: Tijdens al sonicatie secties, MOET de monsters op ijs worden gehouden om verknopen omkering een minimum te beperken. Het specifieke model van ultrasoonapparaat gebruikt in combinatie met de onderstaande protocol kunnen worden gevonden in de tabel van Materialen. Details over specifieke gebruik en richtlijnen voor andere instrumenten ultrasoonapparaat kan worden gevonden in de Aanvullende informatie Section.

  1. place resonantie adapters in 15 ml polystyreen buisjes met nucleaire extracten (de metalen balk niet de wand van de buis raken).
  2. Ultrasone trillingen nucleaire lysaten in een ijskoud waterbad gedurende 2 x 15 min sessies met 30 sec ON / OFF 30 sec op de middellange macht. Slechts ultrasone trillingen twee 15 ml buisjes tegelijk. Deze instellingen werken op een groot aantal cellijnen en primaire celtypen, maar verdere optimalisatie kan nodig zijn als chromatine afschuiving onvolledig is.
  3. Om sonicatie, de overdracht 2 x 10 pi monsters controleren vanuit lysaat in 1,5 ml buizen.
    1. Om crosslinks te keren, dat de nummer 10 pl aliquot van 10 pi TE-RNase A en 0,2 ul Proteinase K. Incubeer bij 37 ° C gedurende 30 minuten. Voeg 4 pi 6x xyleen DNA kleurstof.
    2. Om crosslinks behouden, combineren de tweede 10 pi aliquot met 2 pl 6x xyleen DNA kleurstof.
    3. Run beide monsters op een 1,5% agarosegel bij 140 V gedurende ongeveer 30 - 45 min tot het broomfenol kleurstof in de ladder is ¾ van de weg naar beneden de gel.
  4. Indien sonicatie succesvol was (de meeste DNA-fragmenten gekliefd tot 100-500 bp), gesoniceerd lysaten overdracht naar 2 ml buisjes die 150 ui 10% Triton X-100. Vortex te mengen.
  5. Om onoplosbare chromatine en brokstukken te pelleteren, rotatie gesoniceerd nucleaire lysaat gedurende 10 minuten bij 20.000 xg bij 4 ° C.
  6. Transfer supernatans naar een nieuwe 2 ml buis. Ga onmiddellijk chip of winkel monsters bij -80 ° C voor onbepaalde tijd. Gesoniceerd fragmenten niet worden ingevroren en meer dan eens ontdooid.

6. Koppeling Antibody naar Beads

LET OP: Nooit vortex of bevriezen / ontdooien magnetische korrels, aangezien zij zullen verbrijzelen en het verhogen van de achtergrond signaal.

  1. Na grondig mengen voorraad, monster Y ul kraal slurry in 1,5 ml buis, waarbij Y = 1,1 x 2,5 pi x (aantal ChIP monsters). Bindingsvermogen van 2,5 ul kraal suspensie tot 13 ug IgG. Was samengevoegd kralen 3x met 1 ml blokkerenBuffer.
  2. Voor meer consistente aliquotting kralen na het wassen, resuspendeer kralen in 10x originele slurry volume (25 pl / chip) met Blocking Buffer. Aliquot 25 ul per chip monster in 1,5 ml buizen.
  3. Voeg 5-10 ug antilichaam tegen overeenkomstige portie resuspendeer kralen. Breng uiteindelijke volume tot 250 ul met Blocking Buffer. Incubeer de monsters 4 uur (alternatief nachts voor 16 uur) op een draaiend platform bij 4 ° C.
  4. Zuig supernatant. Om niet-gebonden of overtollige antilichaam te verwijderen, wassen kralen eenmaal met 1 ml Blocking Buffer.
  5. Na het opzuigen van de laatste wasbeurt, onmiddellijk aan toevoegen 50 miljoen mobiele equivalenten gesoniceerd extracten (~ 1,6 ml) aan antilichaam: kraal conjugaten. Als gesoniceerd extracten zijn nog niet klaar, resuspendeer kralen in 100 pi Blocking Buffer tot ze klaar zijn. Het is cruciaal om nooit laten de parels drogen.

7. Chromatine Immunoprecipitatie (chip)

  1. Voor elk ChIP monster combineren 1,5 ml ultrasone trillingend extracten met antilichaam: kraal conjugaten in 1,5 ml of 2 ml buizen.
  2. Incubeer buizen op een mini-buis rotator overnacht (ongeveer 16 uur) op de snelheid instelling van 9 bij 4 ° C. Controleer na een paar minuten om ervoor te zorgen monsters worden niet lekt en naar behoren te mengen.

Dag 2: Chip wast en On-hars enzymatische reacties

8. ChIP Washes

OPMERKING: Om kruisbesmetting te minimaliseren, kort draaien buizen tussen elke wasbeurt. Voor de eerste aspiratie, veranderen tips tussen elk monster. Tijdens daaropvolgende wassen, kan hetzelfde punt worden gebruikt zolang het niet de kralen niet raakte. Zie Aanvullende informatie Afdeling voor aanwijzingen over de juiste chip wassen.

  1. Heel in het kort draaien buizen met behulp van een microcentrifuge (~ 3 sec bij 500 xg) om vloeistof te verzamelen in caps en plaats op de magnetische rek voor 1 min. Hoewel nog steeds op de magnetische rek, aspireren extract.
  2. Voeg 0,75 ml RIPA-buffer aan elke buis. Verwijder buizen uit magnetische reken keer herhaaldelijk te mengen. Vervang de buizen op magnetische rek en zuig supernatant. Herhaal 7x.
  3. Voeg 0,75 ml 10 mM Tris HCl (pH 7,5) aan elke buis. Verwijder buizen uit magnetische rek en omkeren een paar keer om te mengen. Vervang de buizen op magnetische rek en zuig supernatant. Herhaal 2x.
  4. Na het opzuigen van de laatste wasbeurt, overgaan tot polijsten.
    Let op: Na elke incubatie reactie in secties 9.3, 10.3, 11.3, 12.3, 13.3, 14.3 en 15.3, spin-buizen kort en plaats tegen magnetische rek voor 1 min en zuig supernatant. 2x wassen met 0,75 ml RIPA buffer en 2 x met 0,75 ml Tris-HCl (pH 7,5).

9. Polijsten Reaction

  1. Vul Polijsten master mix berekeningen (tabel 11). Maak Polijsten mix in 1,5 ml buis op ijs. Pipet te mengen.
  2. Direct na de laatste chip wasbeurt wordt afgezogen, voeg 50 ul van Polijsten mix aan elk monster hars, terwijl nog steeds op de magnetische rek. Incubeer de monsters gedurende 30 min bij 3 xgbij 30 C in een thermomixer.
  3. Na het opzuigen van de laatste wasbeurt, zoals beschreven in de notitie na paragraaf 8.4, ga dan naar A-tailing.

10. A-tailing Reaction

  1. Vul-A tailing master mix berekeningen (tabel 12). Make A-tailing mix in een 1,5 ml buis op ijs. Pipet te mengen.
  2. Onmiddellijk na polijsten deel, voeg 50 ul van A-tailing mengsel aan elk monster hars terwijl op de magnetische rek. Incubeer de monsters gedurende 30 min bij 3 x g bij 37 ° C in een thermomixer.
  3. Na het opzuigen van de laatste wasbeurt, zoals beschreven in de notitie na paragraaf 8.4, ga dan naar P7 Adapter Ligatie.

11. Adapter P7 ligatiereactie

  1. Vul Ligatie master mix berekeningen (tabel 13). Maak ligatiemengsel in 1,5 ml buis op ijs. Pipet te mengen.
  2. Onmiddellijk na A-tailing sectie, voeg 48 ul P7 Ligation master mix en 2 pl van een andere adapter Index to elk monster hars, terwijl nog steeds op de magnetische rek. Incubeer monsters gedurende 2 uur bij 3 x g bij 25 ° C in een thermomixer.
    Opmerking: Het gebruik van verschillende indexen voor elk monster kunnen meer monsters te sequeneren in een stroomcel.
  3. Na het opzuigen van de laatste wasbeurt, zoals beschreven in de notitie na paragraaf 8.4, ga dan naar Φ-29 Nick Repair.

12. Phi-29 Nick Repair Reaction

  1. Vul Φ-29 master mix berekeningen (tabel 14). Maak Φ 29-mix in 1,5 ml buis op ijs. Pipet te mengen.
  2. Direct na P7 Ligation sectie, voeg 50 ul Φ-29 mengsel aan elk monster hars terwijl op de magnetische rek. Incubeer monsters gedurende 20 min bij 3 x g bij 30 ° C in een thermomixer.
  3. Na het opzuigen van de laatste wasbeurt, zoals beschreven in de notitie na paragraaf 8.4, ga dan naar Kinase reactie.

13. Kinase Reactie

  1. Vul Kinase master mix berekeningen (
  2. Direct na Φ 29-sectie, voeg 50 pl kinase mengen om elk monster hars terwijl op de magnetische rek. Incubeer monsters gedurende 20 min bij 3 x g bij 37 ° C in een thermomixer.
  3. Na het opzuigen van de laatste wasbeurt, zoals beschreven in de notitie na paragraaf 8.4, ga dan naar Lambda Exonuclease reactie.

14. Lambda Exonuclease Reaction

  1. Vul Lambda exonuclease master mix berekeningen (tabel 16). Maak Lambda Exonuclease mengen in 1,5 ml buis op ijs. Pipet te mengen.
  2. Onmiddellijk na Kinase sectie, voeg 50 ul van Lambda exonuclease mengen om elk monster hars, terwijl nog steeds op de magnetische rek. Incubeer de monsters gedurende 30 min bij 3 x g bij 37 ° C in een thermomixer.
  3. Na het opzuigen van de laatste wasbeurt, zoals beschreven in de notitie na paragraaf 8.4, ga dan naar RecJ f reactie.

15. RecJ fnuclease Reaction

  1. Vul RecJ f master mix berekeningen (tabel 17). Maak RecJ f mix in 1,5 ml buis op ijs. Pipet te mengen.
  2. Onmiddellijk na Lambda exonuclease sectie, voeg 50 ul van RecJ f mix aan elk monster hars, terwijl nog steeds op de magnetische rek. Incubeer de monsters gedurende 30 min bij 3 x g bij 37 ° C in een thermomixer.
  3. Na het opzuigen van de laatste wasbeurt, zoals beschreven in de notitie na paragraaf 8.4, ga dan naar ChIP Elutie.

16. Elutie en Crosslink Reversal

  1. Bereid Master Mix: aantal monsters x 1,1 x (200 gl chip Elution Buffer + 1 gl 20 mg / ml Proteinase K) in 1,5 ml buis. Voeg 200 ul ChIP elutiebuffer + Proteinase K master mix aan elk monster hars.
  2. Incubeer de monsters overnacht (ongeveer 16 uur) bij 3 x g bij 65 ° C in een thermomixer met een verwarmd deksel om condensatie te voorkomen.

Dag 3: DNA Extraction en adapter Ligatie

17. Elutie en Crosslink Reversal (vervolg)

  1. Na een nacht incubatie bij 65 ° C, kort draaien monsters condensaat te verzamelen. Leg monsters op magnetische rek voor 1 min.
  2. Transfer 200 ul supernatant nieuwe 1,5 ml buis die 200 pl TE-buffer (pH 7,5).

18. Fenol chloroform isoamylalcohol (PCIAA) Extraction

  1. Voeg 400 ul fenol chloroform isoamylalcohol aan elk monster. Vortex mengen gedurende 20 seconden.
  2. Centrifugeer 10 minuten bij 20.000 xg bij kamertemperatuur (RT). Breng voorzichtig 325 ul van de bovenste waterige laag naar een nieuwe buis.
    Let op: Zorg ervoor dat u een van de organische (onderste laag) over te dragen naar de nieuwe buis.
  3. Voeg 1/10 volume 3 M NaOAc (pH 5,5) en 1 pi 20 mg / ml glycogeen aan elk monster. Voor meerdere monsters, bereiden een master mix.
  4. Voeg 3 volumes ijskoude 100% ethanol aan elk monster. draaikolkmengen. Incubeer gedurende 15 minuten bij -80 ° C.
  5. Centrifugeer gedurende 15 minuten bij 20.000 xg bij 4 ° C. decanteren zorgvuldig supernatant, zorg ervoor dat de pellet niet storen.
  6. Zachtjes voeg 500 ul vers gemaakt ijskoud 70% ethanol, en zorg ervoor dat de pellet niet storen. Centrifugeer gedurende 5 minuten bij 20.000 xg bij 4 ° C. Voorzichtig decanteren supernatant.
  7. Droog de pellet gedurende ongeveer 20 minuten (of totdat droog) in een snelheid vacuüm bij 45 ° C.
    LET OP: Dit is een pauze punt in het protocol. Droge pellets DNA kan worden opgeslagen bij -20 ° C.
  8. Resuspendeer pellets in 10 ul DDH 2 O. Pipet herhaaldelijk over het gebied waarin het DNA gepelleteerd, terwijl de gedroogde pellet niet zichtbaar.
  9. Transfer 10 pi van elk monster om een ​​nieuwe 0,3 ml PCR buis of 8-rack, afhankelijk van het aantal monsters.

19. P7 primerverlengingsreactie

  1. Vul P7 Primer Extension master mix berekeningen (tabel 18). Maak Uitbreiding mengen in 1,5 ml buis op ijs. Pipet te mengen.
  2. Voeg 10 ul van Extension mix (minus Φ-polymerase 29) aan elk 10 pi monster. Pipet te mengen.
  3. Run monsters in de thermocycler met het programma (tabel 19) te hybridiseren primer aan de matrijs tot 30 ° C "hold" stap.
  4. Voeg 1 ui Φ-29 polymerase tijdens de 30 ˚C "hold" stap in het programma. Pipet te mengen. Hervat de rest van het programma (tabel 19).

20. A-tailing Reaction

  1. Vul-A tailing master mix berekeningen (tabel 20). Make A-tailing mix in een 1,5 ml buis op ijs. Pipet te mengen.
  2. Voeg 10 ul van A-tailing mengsel aan elk monster. Pipet te mengen.
  3. In de thermocycler, incubeer de monsters gedurende 30 minuten bij 37 ° C, en vervolgens warmte geïnactiveerd gedurende 20 minuten bij 75 ° C.

21. Adapter P5 ligatiereactie

  1. Fill uit P5 adapter Ligatie master mix berekeningen (tabel 21). Maak ligatiemengsel in 1,5 ml buis op ijs. Pipet te mengen.
  2. Voeg 20 ul van P5 ligatiemengsel aan elk monster. Pipet te mengen.
  3. In de thermocycler incuberen monsters gedurende 2 uur bij 25 ° C.

22. Bead Clean-up

Let op: Zie Materialen sectie voor fabrikant details over kraal opruimen.

  1. Transfer elk 50 ul monster naar een nieuwe 1,5 ml buis.
  2. Resuspendeer opruimen kralen op een mini-buis rotator bij snelheidsinstelling van 15 gedurende 15 minuten bij kamertemperatuur. Laat je niet kralen bezinken voordat pipetteren.
  3. Voeg 60 ul ruimen kralen monsters (1,2: 1 opruimen kralen monster verhouding is kritisch voor DNA dat korter is dan 200 basenparen te verwijderen). Pipet te mengen gedurende 20 seconden.
  4. Resuspendeer opruimen kralen op een mini-buis rotator bij snelheidsinstelling van 15 gedurende 3 min bij kamertemperatuur. Kort draaien buizen.
  5. Plaats buisjes op de magnetische rek voor 1 min.Pipet uit en gooi het supernatant.
    LET OP: Gebruik GEEN vacuümaspiratie in dit deel, omdat het zal zuigen de clean-up kralen.
  6. Voeg 400 ul vers bereide RT 70% ethanol aan elk monster terwijl ze op magnetische rek. Niet mengen. Zuig supernatant. Herhaal 2x.
  7. Droog de sanering kralen gedurende 10 minuten bij kamertemperatuur. De kleur van de kralen donker worden tot lichtbruin en zeer kleine scheurtjes zichtbaar in de harspellet wanneer korrels droog.
  8. DNA elueren, voeg 40 ul 10 mM Tris (pH 7,5). Pipetteer grondig mengen gedurende 20 seconden.
  9. Plaats de monsters op de magnetische rek voor 1 min. Langzaam pipet en breng 36 pl eluaat direct naar 0,3 ml PCR buizen.
  10. Direct doorgaan naar PCR-reactie of op te slaan eluaten bij -20 ° C.

Dag 4: PCR en Gel Analyse

23. PCR

  1. Vul PCR master mix berekeningen (tabel 22). Maak PCR mix. Pipet heel voorzichtig te mengen om te voorkomenbubbels.
  2. Voeg 14 ul van de PCR-mix aan elk 36 pi DNA-monster. Pipet te mengen. Houd de monsters op ijs pas klaar in Thermocycler te zetten.
  3. Voor de positieve controle PCR, onder een eerder bereide bibliotheek. Voor de negatieve PCR-controle, inclusief water. Run monsters in de thermocycler programma met PCR (Tabel 23).

24. Gel Voorbereiding, DNA Excision, en visualisatie

  1. Grondig te reinigen en spoel een passende omvang geldoos met gedemineraliseerd water. Bereid een 1,5% agarosegel (bevattende 0,5 mg / ml ethidiumbromide) met dikke, brede putjes die 60 pl kam kan bevatten.
    LET OP: ethidiumbromide (EtBr) is kankerverwekkend en moet met zorg worden behandeld.
  2. Spin down PCR monsterbuizen kort om condensatie te verzamelen.
  3. Voeg 1/5 volume van 6x xyleen DNA kleurstof gecombineerd monster. Niet gebruiken broomfenolblauw in DNA kleurstof aangezien migreert op dezelfde locatie als het monster DNA.
  4. Laad gehele monster into elk putje, bij voorkeur met lege putten in tussen de monsters.
    Noot: Bibliotheken met dezelfde indexen moet niet worden uitgevoerd in dezelfde gel.
  5. Load 7 pl 100 bp ladder aan weerszijden van monsters. Run gel bij 140 V gedurende ongeveer 30-45 min tot broomfenol kleurstof in ladder is ¾ weg naar beneden de gel.
  6. Beeld en visualiseren gel op een transilluminator op een lage UV-instelling. Uitsnijden secties van agarose bevattende DNA-fragmenten 200-500 bp. Wees zeer voorzichtig om te voorkomen dat het uitsnijden van adapter dimeer band die draait op 125 bp.
  7. Plaats elk uitgesneden gelplak in een 15 ml buis. Record nettogewicht van elke gel slice. Schrijf dit gewicht rechtstreeks op de buis.
  8. Afbeelding, opslaan en annoteren uitgesneden gel om te bevestigen juiste maat bereik geselecteerd.

25. Gel Purification

  1. Zuiver DNA uit uitgesneden gel slice volgens de instructies van de fabrikant, met de volgende wijzigingen.
  2. Los de gel slice door schommelenbij RT op schommelen platform. Het zal ongeveer 20 minuten duren om op te lossen.
  3. Om zeer gezuiverd DNA te verkrijgen, was kolommen met 0,5 ml buffer QG nadat opgelost gel met kolom gepasseerd.
  4. Na Buffer PE wassen, laat kolommen zitten bij kamertemperatuur gedurende 2-5 min. Spin gedurende 1 min bij 13.000 x g bij kamertemperatuur.
  5. Om ruimte voor PCR reactie master mix, elueren monsters met 40 ul EB buffer toe in een nieuwe 1,5 ml buis.

26. DNA kwantificering

  1. Bereid monsters volgens instructies van de fabrikant (Tabel 24). Maatregel monsters in bepaalde instrument met optische buizen.
  2. Zodra ChIP-exo bibliotheken worden gekwantificeerd, in te dienen voor sequencing op een platform dat sequencing-door-synthese chemie 16 die compatibel zijn met DNA-adapters in dit protocol is gebruikt.
    OPMERKING: Typisch 2 pl monster voldoende kwantificeren, maar kan noodzakelijk zijn als monsterconcentratie lager. DNA levert typischely bereik tussen 50 en 200 ng.
  3. Na kwantificeren, monsters bewaar bij -20 ° C.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De volgende cijfers illustreren representatieve resultaten van de chip-exo-protocol hier gepresenteerd. In tegenstelling tot traditionele ChIP-seq methodieken enkele enzymatische stappen, ChIP-exo vereist elf sequentieel, afhankelijk enzymatische reacties (figuur 1). Zo moet zorg bij elke stap worden gezorgd dat elke reactiecomponent wordt toegevoegd aan zijn respectieve reactiemengsel master mix. We raden aan het genereren van een formulaic spreadsheet op basis van de reactie Tables om automatisch uit te voeren de reactie master mix berekeningen, het afdrukken van de resulterende tabellen, en dan het controleren van elk item nadat het is toegevoegd aan de master mix.

We maken gebruik van een aantal maatregelen voor kwaliteitscontrole in het hele protocol te zorgen voor een hoge kwaliteit sequencing resultaten (figuur 2). Elke chip reactiemengsel bevat drie basiscomponenten: 1) gesoniceerd chromatine extract van cellen van interest, 2) een antilichaam gericht tegen het eiwit van belang, en 3) ProteinG (of Proteïne A) hars om de geprecipiteerde immuuncomplexen immobiliseren. Het verkrijgen van hoge kwaliteit gesoniceerd chromatine extracten (Figuur 2A) kan heel uitdagend zijn, omdat sonicatie voorwaarden moeten worden geoptimaliseerd voor elk type cel en sonicatie instrument. Het is de moeite waard om tijd om deze stap te optimaliseren, omdat de hoogste kwaliteit bibliotheken beginnen met een sonicatie waardoor DNA-fragmenten tussen de 100 levert - 500 bp (Figuur 2A, "+" lane). Aangezien formaldehyde verknopingen labiel en formaldehyde zelf heeft een beperkte houdbaarheid, gebruiken we een elektroforetische mobiliteit verschuiving assay (Figuur 2A, "-" lane) te controleren of de gesoniceerde extracten intacte eiwit-DNA verknopingen duidelijk als super-verschuiving de DNA-fragmenten. Om achtergrond signaal te beoordelen we regelmatig uitvoeren van een "mock" chip die antilichaam weglaat uit de chip reactie. Een hoge kwaliteit ChIP-exo bibliotheek bereiding zal weinig hebben of geen achtergrondsignaal in de "mock" chip ( "-") ten opzichte van de specifieke ChIP antilichaam, in dit geval tegen Pol II. Zoals blijkt uit figuur 2B, traditionele ChIP-seq bibliotheken aanzienlijk achtergrondsignaal dan ChIP-exo. Ten slotte, voorafgaand aan de sequencing, ChIP-exo bibliotheek kwaliteit wordt beoordeeld op de bioanalyzer (figuur 2C - D). Analyse meet nauwkeurig de bibliotheek grootteverdeling en detecteert vervuilende adapter dimeren (aangegeven met pijl) die worden uitgevoerd bij 125 bp. Als adapter dimeren aanwezig zijn, zullen zij sequencing bandbreedte te verminderen. Daarom adviseren wij een extra kraal schoonmaakbeurt die efficiënt zal verwijderen DNA-fragmenten minder dan 200 bp.

ChIP-exo is een krachtige functionele genomische techniek omdat het de enige methode kan ruimtelijk oplossen uiteenlopende initiëren, onderbroken en verlengen van RNA polymerase II ona genoom schaal (figuur 3) 11. Aangezien deze aangrenzende bindinggebeurtenissen zijn tientallen basenparen apart, ChIP-seq is niet in staat om deze bindende gebeurtenissen met een oplossend vermogen van enkele honderden basenparen te onderscheiden.

Figuur 1
Figuur 1: Schematische ChIP-exo. Na ChIP wordt de P7 adapter geligateerd aan de sonicatie grenzen. Lambda exonuclease snijdt dan DNA 5 'naar 3' aan het verknopen punt, waarbij het eiwit-DNA-interactie footprinting. Na elutie en verknopen omkering, primerverlenging synthetiseert duplex DNA. Tenslotte ligatie van de P5 adapter markeert de linker en rechter grenzen exonuclease en de resulterende library wordt onderworpen aan high-throughput sequencing. Afbeelden van de 5 'einden van de sequentielabels de verwijzing genoom bakent de exonuclease barrière en dus de precieze plaats van eiwit-DNAverknoping. Figuur gewijzigd ten opzichte van Rhee en Pugh 17. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2
Figuur 2: Chip-exo kwaliteitscontroles. Panelen AC tonen representatieve resultaten van niet-verbonden experimenten. (A) De kwaliteit van de gesoniceerd chromatine extract (uit de menselijke HCC1806 borstkanker cellijn) wordt bepaald door agarose gelelektroforese op extracten met (+) en zonder (-) de verknopingen omgekeerd. Intact verknopingen veroorzaakt proteïne-DNA complexen langzamer migreren. Aldus loopt extract zonder verknopingen omgekeerd (-) staat voor de kwaliteit van het formaldehyde verknopingen worden beoordeeld, die kritisch zijn voor een succesvolle ChIP zijn. (B) Vergelijking van een mock IP (-) eennd Pol II (+) chip-exo en ChIP-seq voorbereidingen bibliotheek na 21 cycli van PCR-amplificatie. Na PCR, DNA-fragmenten worden uitgesneden 200-500 bp (aangeduid met rode hash kader) en gezuiverd met een gel extractie kit. (CD) In paneel C, de bovenste curve vertegenwoordigt een ideale spoor van een bijeen gebrachte bibliotheek (P1) en het onderste spoor toont een samengevoegde bibliotheek (P2) die adapter dimeren bevat. Paneel D toont de DNA dichtheid perceel dat overeenkomt met de P1-2 bibliotheek sporen uit paneel C (pijl geeft adapter dimeer band). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

figuur 3
Figuur 3: Chip-exo Lost Ruimtelijk Verschillende bidirectionele transcriptie initiatie complexen. (A) Afgevlakte verdeling van de streng-separated ChIP-exo-tag 5 'uiteinden voor Pol II, TFIIB en TBP op menselijk RPS12 gen in delende K562 cellen. (B) gemiddeld ChIP-exo patronen rond het dichtst RefSeq TSS. Extra-pair tags afgestemd op de TSS gen per gen weggegooid in niet-overlappende 10bp intervallen ten opzichte van de TSS, en de gemiddelde piek-pair dichtheidswaarde voor alle TFIIB bezette (n = 6511) genen werd uitgezet als een percentage van het totaal. De "pieken" van TBP en TFIIB zijn te onderscheiden (verticaal afwijkend in kader). (C) Model gebaseerd op paneel B data, ter illustratie van verschillende transcriptie-initiatie complexen opgelost door ChIP-exo (zwart trace). Pol II bezet twee afzonderlijke oplosbare locaties die samenviel met websites van uiteenlopende transcriptie initiatie ( "Afwijkende") en sites "Pauze". Deze duidelijke ruimtelijke scheiding van Pol II complexen geeft aan dat afwijkende transcripten voortvloeien uit verschillende initiatie complexen. De overgrote meerderheid Pol II verknoopt abo ut 50 bp stroomafwaarts van de TSS op de "Pauze" site, waar het wordt verwacht om te pauzeren na het starten van de transcriptie. Pol II was het meest verarmd 20-60 bp stroomopwaarts van de TSS waar de pre-initiatie complex ( "PIC") vormen, wat aangeeft dat gemiddeld het waarschijnlijk minder tijd is er dan aan de onderbroken sites. Dit suggereert dat in de meeste (maar niet noodzakelijkerwijs alle) gevallen, wanneer Pol II gerecruteerd, het snel wist de promotor en gaat uit van een onderbroken toestand ongeveer 30 - 50 bp stroomafwaarts van de TSS, consistent met de waarneming dat Pol II pauzevrijgavetoets is een snelheidsbeperkende stap in transcriptie. Deze aangrenzende initiatie complexen zijn onoplosbare door ChIP-seq (geïllustreerd door grijze vulling trace), omdat de resolutie is beperkt tot een paar honderd basenparen. Figuur gewijzigd ten opzichte van Pugh en Venters 11. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

NHOUD "fo: keep-together.within-page =" 1 "> Aanvullende File 1:. Aanvullende informatie Klik hier om dit bestand te downloaden.

Reagens Volume (ml) [Laatste]
1 M HEPES-KOH (pH 7,5) 50 50 mM
5 M NaCl 28 140 mm
0,5 M EDTA 2 1 mM
100% Glycerol 100 10%
10% NP40 50 0,50%
10% Triton X100 25 0,25%
DDH 2 O Vul tot 1 L

Tabel 1. Recept voor Lysis Buffer 1. Filter met behulp van 0,22 pm filter. Opslag in 50 ml buizen bij 4 ° C. Voeg 100 ul CPI bouillon aan 50 ml buffer vlak voor gebruik.

Reagens Volume (ml) [Laatste]
1 M Tris-HCl (pH 8) 10 10 mM
5 M NaCl 40 200 mM
0,5 M EDTA 2 1 mM
0,5 M EGTA 1 0,5 mM
DDH2 O Vul tot 1 L

Tabel 2. Recept voor Lysis Buffer 2. Filter met behulp van 0,22 pm filter. Opslag in 50 ml buizen bij 4 ° C. Voeg 100 ul CPI bouillon aan 50 ml buffer vlak voor gebruik.

Reagens Volume (ml) [Laatste]
1 M Tris-HCl (pH 8) 10 10 mM
5 M NaCl 20 100 mM
0,5 M EDTA 2 1 mM
0,5 M EGTA 1 0,5 mM
10% deoxycholaat 10 0,10%
5 g 0,5% (w / v)
DDH 2 O Vul tot 1 L

Tabel 3. Recept voor Lysis Buffer 3. Filter met behulp van 0,22 pm filter. Opslag in 50 ml buizen bij 4 ° C. Voeg 100 ul CPI bouillon aan 50 ml buffer vlak voor gebruik.

Reagens Volume (ml) [Laatste]
10x PBS 50 1x
Runderserumalbumine 2,5 g 0,50%
DDH 2 O Vul tot 500

Tabel 4. Recept voor blokkeren Buffer. Filter met behulp van 0,22 pm filter. Opslag in 50 ml buizen bij 4 ° C. Voeg 100 ul CPI bouillon aan 50 ml buffer vlak voor gebruik.

Reagens Volume (ml) [Laatste]
1 M HEPES (pH 7,5) 25 50 mM
0,5 M EDTA (pH 8) 1 1 mM
10% natriumdeoxycholaat 35 0,70%
10% NP40 50 1%
1 M LiCl 250 500 mM
DDH 2 O Vul tot 500
content "fo: keep-together.within-page =" 1 "fo: keep-met-next.within-page =" always ">

Tabel 5. Recept voor RIPA Buffer. Filter met behulp van 0,22 pm filter. Opslag in 50 ml buizen bij 4 ° C. Voeg 100 ul CPI bouillon aan 50 ml buffer vlak voor gebruik.

Reagens Volume (ml) [Laatste]
1 M Tris-Cl (pH 7,5) 2.5 50 mM
0,5 M EDTA 1 10 mM
20% SDS 2.5 1%
DDH 2 O Vul tot 50

Tabel 6. Recept voor ChIP elutiebuffer. Filter met behulp van 0,22 pm filter. Bewaar bij kamertemperatuur.

Reagens Volume (ml) [Laatste]
1 M Tris-Cl (pH 7,5) 0.5 10 mM
DDH 2 O Vul tot 50

Tabel 7. Recept voor TE-buffer. Filter met behulp van 0,22 pm filter. Bewaren bij 4 ° C.

Volume (pl) [Laatste]
100 pM ExA2-iX 75 15 uM
100 uM ExA2-33 75 15 uM
1 M Tris (pH 7,5) 50 100 mM
5 M NaCl 5 50 mM
DDH 2 O 295 -
Totale volume 500

Tabel 8. Adapter P7 Gloeien mix.

Tabel 9. P5 adapter Gloeien mix.

Volume (pl) [Laatste]
100 uM ExA1-58 75 15 uM
100 uM ExA1-13 75 15 uM
1 M Tris (pH 7,5) 50 100 mM
5 M NaCl 5 50 mM
DDH 2 O 295 -
Totale volume 500
Temp (C) Tijd
95 5 minuten
72 5 minuten
65-60 oprit daling 5 minuten
55-50 oprit daling 3 min
45-40 oprit daling 3 min
30 3 min
20 3 min
10 3 min
4 Voor altijd

Tabel 10. Adapter gloeien Program.

1x (pl) [Laatste]
DDH 2 O 39.8
10x Reaction Buffer 2 5 1x
100 uM ATP 0.5 1 mM
3 mM dNTPs 1.7 100 uM
3 U / pl T4 polymerase 1 3 U
5 U / pl Klenow 1 5 U
10 U / pl T4 Polynucleotide Kinase 1 10 U
Totaal reactievolume 50

Tabel 11. Polijsten master mix.

1x (pl) [Laatste]
DDH 2 O 42.3
10x Reaction Buffer 2 5 1x
3 mM dATP 1.7 100 uM
5 U / ul Klenow 3'-5 'exo minus 1 5 U
Totaal reactievolume 50

Tabel 12. A-tailing master mix.

1x (pl) [Laatste]
DDH 2 O 41
100 mM ATP 0.5 1 mM
10x Reaction Buffer 2 5 1x
400 U / ul T4 DNA Ligase 1.5 600 U
Reactiemix volume 48
15 mM Index Adapter 2 30 picomol
Totaal reactievolume 50

Tabel 13. P7 Adapter Ligatie master mix.

1x (pl) [Laatste]
DDH 2 O 41
10x Φ-29 Buffer 5 1x
3 mM dNTPs 2.5 150 uM
10 U / pl Φ 29-polymerase 1.5 15 U
Totaal reactievolume 50

Tabel 14. Φ-29 Nick Repair master mix.

1x (pl) [Laatste]
DDH 2 O 43.5
100 mM ATP 0.5 1 mM
10x Reaction Buffer 2 5 1x
10 U / pl T4 Polynucleotide Kinase 1 10 U
Totaal reactievolume 50

Tabel 15. Kinase Reactie master mix.

1x (&# 956; l) [Laatste]
DDH 2 O 43
10x Lambda Buffer 5 1x
5 U / pl Lambda exonuclease 2 10 U
Totaal reactievolume 50

Tabel 16. Lambda exonuclease Reaction master mix.

1x (pl) [Laatste]
DDH 2 O 44
10x Reaction Buffer 2 5 1x
30 U / gl RecJ f exonuclease 1 30 U
Totaal reactie volume 50

Tabel 17. RecJ f Nuclease Reaction master mix.

1x (pl) [Laatste]
DDH 2 O 6.45
10x Φ-29 Buffer 2 1x
3 mM dNTP 1.3 200 uM
20 uM P7 Primer 0.25 0,25 uM
Reactiemix volume 10
EtOH neergeslagen monster 10
Totaal reactievolume 20

Tabel 18. P7Primerverlengingsreactie master mix.

Temp (C) Tijd
95 5 minuten
65 5 minuten
30 2 min
30 Houd tot Φ-29 wordt toegevoegd
30 20 min
65 10 minuten
4 Voor altijd

Tabel 19. P7 Primer Extension programma.

1x (pl) [Laatste]
DDH 2 O 5
3 1x
3 mM dATP 1 0,1 mM
5 U / pl Klenow 3 'tot 5' exo minus 1 5 U
Reactiemix volume 10
Primer uitgebreide steekproef 20
Totaal reactievolume 30

Tabel 20. A-tailing master mix.

1x (pl) [Laatste]
DDH 2 O 11.5
10x T4 ligasebuffer 5 1x
15 uM ExA1-58 /13 adapter 2 30 picomol
400 U / ul T4 DNA Ligase 1.5 600 U
Reactiemix volume 20
Een staart steekproef 30
Totaal reactievolume 50

Tabel 21. P5 adapter Ligatie master mix.

1x (pl) [Laatste]
5x PCR Buffer 10 1x (2 mM MgCl 2)
10 mM van elk dNTP 1 200 M elk
20 urn P1.3 Primer 1.25 0,5 uM
20 uM P2.1 Primer 1.25 0,5 uM
2 U / gl Hot Start polymerase 0.5 1 U
Reactiemix volume 14
Bead uitgewassen steekproef 36
Totaal reactievolume 50

Tabel 22. PCR.

<tr>
Temp (C) Tijd Cycles
98 30 sec 1
98 10 sec 15-21 (afhankelijk ChIP efficiëntie)
52 30 sec
72 20 sec
72 2 min 1
4 Voor altijd Greep

Tabel 23. PCR-programma.

Per DNA Standard (pl) Per Sample (pl)
1: 200 verdund buffer / dye mix 190 198
DNA-normen 10
ChIP-exo bibliotheek 2
Totale volume 200 200

Tabel 24. kwantificering.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

We presenteren een functioneel genomische protocol om de precieze bindende locatie voor chromatine interactie eiwitten in een onbevooroordeelde, genoom-brede wijze op in de buurt van basenparen resolutie te bepalen. De meest kritische stap om in de buurt van basenparen in kaart brengen van de resolutie te bereiken is de exonuclease behandeling van de ChIP verrijkte DNA terwijl de immunoprecipitaat op de magnetische hars blijft. Ogenschijnlijk, kon eiwitcomplexen potentieel te blokkeren in vivo footprinting van een bepaald subunit (bijv chromatine remodeling complexen of nucleosoom kerndeeltje). Zoals eerder 10 vermeld, aangezien formaldehyde is een inefficiënte crosslinker, wordt het steeds waarschijnlijk dat meerdere subeenheden van een complex zou verknopen aan DNA en elkaar in dezelfde cel op dezelfde locus. Dus in vivo footprinting van individuele subeenheden van een eiwitcomplex, zoals individuele histon subeenheden van een nucleosoom, is mogelijk met ChIP-exo.

t "> De meest opvallende voordelen van de chip-exo zijn haar in de buurt van basenparen resolutie en een lage achtergrond. De ultra-hoge resolutie maakt gedetailleerde structurele en ruimtelijke inzichten moet worden gemaakt op een genoom-brede schaal die momenteel niet mogelijk zijn met een andere methode . anderzijds is de belangrijkste beperking van chIP-exo is dat het een technische uitdaging moleculair biologische methoden te beheersen. Daarnaast is de algemene beperkingen van de chIP stap ook voor chIP-exo (bijvoorbeeld commerciële beschikbaarheid antilichaam en specificiteit epitoop toegankelijkheid en relatief groot aantal cellen nodig). valkuilen onder slechte kwaliteit gesonificeerd extracten, met een niet-chIP rang antilichaam en niet het opslaan van monsters op ijs zoveel mogelijk. zo moet sonicatie omstandigheden zorgvuldig geoptimaliseerd en elk antilichaam bevestigd zoals eerder beschreven 18 aan de nadelige effecten van deze parameters op de experimentele resultaten hebben voorkomen.

Voor zoversequencing diepte voor een transcriptiefactor doel, wij doorgaans streven naar ongeveer 20 miljoen unieke lijn leest. Aangezien Pol II en histon modificaties breder worden verspreid, streven we naar 30-50000000 leest. Het is belangrijk op te merken dat aangezien ChIP-exo in hoofdzaak minder dan achtergrond ChIP-seq minder leest moeten vergelijkbare sequentie diepte bereiken.

De chip-exo technologie wordt nu algemeen aangenomen, terwijl de technische uitdagingen, zo robuust variaties op het oorspronkelijke protocol blijven worden bekendgemaakt 17,19,20. In het bijzonder is een variant van belang kan zijn voor moeilijk ChIP eiwitten genaamd ChIP-knooppunt, waarbij een enkele ligatiestap gebruikt om het efficiënt verhogen van de bibliotheek bereiding 20. Samengevat, ChIP-exo is een steeds vaker toegepast en krachtige methode voor ultra-hoge resolutie in kaart brengen van chromatine interactie eiwitten op een wereldwijde schaal. Aangezien de lijst van commercieel verkrijgbare ChIP-grade antibodies blijft groeien, zullen toekomstige toepassingen van de ChIP-exo methode gericht op mapping onbekende gen regulerende netwerken de moleculaire schakeling van de cel ultrahoge resolutie begrijpen. Daarnaast zal ChIP-exo waarschijnlijk verder verfijnd en aangepast om in vivo eiwit-RNA-interacties voetafdruk bij ongeveer basenpaar resolutie.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
37% formaldehyde, methanol free, 10 x 10 ml ampules ThermoFisher Scientific 28908 Section 3
Complete Protease Inhibitor cocktail (CPI) Roche Life Science 11873580001 Sections 4, 8
Bioruptor sonicator Diagenode UCD200 Section 5
15 ml polystyrene tubes BD Falcon 352095 Section 5
MagSepharose Protein G Xtra beads GE Healthcare 28-9670-66 Section 6
DynaMag-1.5 ml Side Magnetic Rack Invitrogen 12321D Sections 6-17, 22
Mini-Tube Rotator Fisher Scientific 05-450-127 Sections 7, 22
T4 DNA Polymerase New England BioLabs M0203 Section 9
DNA Polymerase I, Klenow New England BioLabs M0210 Section 9
10x NEBuffer 2 (10x Reaction Buffer 2) New England BioLabs B7002 Sections 9-11, 13, 15, 20
Thermomixer C Eppendorf 5382 Sections 9-16
ATP Roche Life Science 010419979001 Sections 9, 11, 13
dNTPs New England BioLabs N0447 Sections 9, 12, 19, 23
T4 Polynucleotide Kinase New England BioLabs M0201 Sections 9, 13
dATP New England BioLabs N0440 Sections 10, 20
Klenow 3'-5' Exo Minus New England BioLabs M0212 Sections 10, 20
T4 DNA ligase  New England BioLabs M0202 Sections 11, 21
Φ-29 DNA Polymerase New England BioLabs M0269 Sections 12, 19
10x Φ-29 Buffer New England BioLabs B0269 Sections 12, 19
Lambda Exonuclease New England BioLabs M0262 Section 14
10x Lambda Buffer New England BioLabs B0262 Section 14
RecJf Exonuclease New England BioLabs M0264 Section 15
Proteinase K Roche Life Science 03115828001 Section 16
Glycogen Roche Life Science 010901393001 Section 18
10x T4 Ligase Buffer New England BioLabs B0202 Section 21
AMPure XP (clean up) beads  Beckman Coulter A63881 Section 22
Q5 Hot Start DNA Polymerase  New England BioLabs M0493 Section 23
5x Q5 Buffer (5x PCR Buffer) New England BioLabs B9027 Section 23
QIAquick Gel Extraction Kit Qiagen 28704 Section 25
Qubit Fluorometer Invitrogen Q33216 Section 26
Optical Clear Qubit tubes  Invitrogen Q32856 Section 26
Qubit dsDNA High Sensitivity Assay kit Invitrogen Q32851 Section 26

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Venters, B. J., Pugh, B. F. How eukaryotic genes are transcribed. Crit Rev Biochem Mol Biol. 44, 117-141 (2009).
  2. Rhee, H. S., Pugh, B. F. Comprehensive genome-wide protein-DNA interactions detected at single-nucleotide resolution. Cell. 147, 1408-1419 (2011).
  3. Chen, J., et al. Single-molecule dynamics of enhanceosome assembly in embryonic stem cells. Cell. 156, 1274-1285 (2014).
  4. Wales, S., Hashemi, S., Blais, A., McDermott, J. C. Global MEF2 target gene analysis in cardiac and skeletal muscle reveals novel regulation of DUSP6 by p38MAPK-MEF2 signaling. Nucleic acids research. 42, 11349-11362 (2014).
  5. Cho, S., et al. The architecture of ArgR-DNA complexes at the genome-scale in Escherichia coli. Nucleic Acids Res. 43, 3079-3088 (2015).
  6. Katainen, R., et al. CTCF/cohesin-binding sites are frequently mutated in cancer. Nat Genet. 47, 818-821 (2015).
  7. Murphy, M. W., et al. An ancient protein-DNA interaction underlying metazoan sex determination. Nat Struct Mol Biol. 22, 442-451 (2015).
  8. Zere, T. R., et al. Genomic Targets and Features of BarA-UvrY (-SirA) Signal Transduction Systems. PLoS One. 10, e0145035 (2015).
  9. Rhee, H. S., Pugh, B. F. Genome-wide structure and organization of eukaryotic pre-initiation complexes. Nature. 483, 295-301 (2012).
  10. Rhee, H. S., Bataille, A. R., Zhang, L., Pugh, B. F. Subnucleosomal structures and nucleosome asymmetry across a genome. Cell. 1377-1388 (2014).
  11. Pugh, B. F., Venters, B. J. Genomic Organization of Human Transcription Initiation Complexes. PLoS One. 11, e0149339 (2016).
  12. Albert, I., Wachi, S., Jiang, C., Pugh, B. F. GeneTrack--a genomic data processing and visualization framework. Bioinformatics. 24, 1305-1306 (2008).
  13. Guo, Y., Mahony, S., Gifford, D. K. High resolution genome wide binding event finding and motif discovery reveals transcription factor spatial binding constraints. PLoS computational biology. 8, e1002638 (2012).
  14. Bardet, A. F., et al. Identification of transcription factor binding sites from ChIP-seq data at high resolution. Bioinformatics. 29, 2705-2713 (2013).
  15. Wang, L., et al. MACE: model based analysis of ChIP-exo. Nucleic Acids Res. 42, e156 (2014).
  16. Bentley, D. R., et al. Accurate whole human genome sequencing using reversible terminator chemistry. Nature. 456, 53-59 (2008).
  17. Rhee, H. S., Pugh, B. F. ChIP-exo method for identifying genomic location of DNA-binding proteins with near-single-nucleotide accuracy. Curr Protoc Mol Biol. Chapter 21, Unit 21.24 (2012).
  18. Landt, S. G., et al. ChIP-seq guidelines and practices of the ENCODE and modENCODE consortia. Genome Res. 22, 1813-1831 (2012).
  19. Serandour, A. A., Brown, G. D., Cohen, J. D., Carroll, J. S. Development of an Illumina-based ChIP-exonuclease method provides insight into FoxA1-DNA binding properties. Genome Biol. 14, R147 (2013).
  20. He, Q., Johnston, J., Zeitlinger, J. ChIP-nexus enables improved detection of in vivo transcription factor binding footprints. Nat Biotechnol. 33, 395-401 (2015).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics