染色质免疫沉淀ChIP实验指南之(1):背景简介&应用场景

染色质免疫沉淀 (ChIP) 技术方法是一种用于在细胞天然染色质背景下探测蛋白质-DNA 相互作用的强大技术。这种方法可以用于检测特定转录因子与基因组某个启动子元件的结合水平,也可以用于检测整个基因组范围内位点上某种特定组蛋白修饰水平。染色质免疫沉淀是理解染色体的一种革命性工具,使研究者可以了解染色质及其相结合的调控因子之间的时空动态相互作用。

除了组蛋白和转录因子以外,ChIP 技术还可用于分析转录辅助因子、DNA 复制因子及 DNA 修复蛋白与DNA特定区域的结合情况。进行 ChIP 实验时,在得到特异性富集的genomic目的DNA片段后,可以在下游衔接标准 PCR实验、定量实时 PCR实验或者NGS二代测序。其中ChIP-qPCR和 ChIP-sequence功能尤为强大,最为常用。


1、ChIP和EMSA、DNA Pull-down、DAP-seq,这四种研究DNA-蛋白互作技术的内在关系是什么?

EMSA———电泳凝胶迁移阻滞实验(Electrophoretic Mobility Shift Assay),In Vitro体外通过DNA探针检测目的蛋白,反向验证了ChIP。这也是经典方法,是ChIP实验的有益补充。

DNA Pull-down———In Vitro体外通过DNA探针捕获目的蛋白或其他候选蛋白,获取蛋白后进行WB检测或MS质谱鉴定。也是经典方法。

DAP-seq———DNA亲和纯化测序,使用表达纯化得到的重组靶蛋白(例如重组转录因子)捕获样本中与之相结合的所有genomic DNA片段,本质上可以理解为In Vitro体外 ChIP,适用于没有合适ChIP抗体的情况,同时这种技术的另一个独特优势是可以在全基因组范围内Genome wide快速筛选得到可能和靶蛋白相结合的全部基因组DNA片段。这是近年来的新兴技术。

2、ChIP和CUT&RUN、CUT&Tag,这三种DNA-蛋白互作技术之间的比较。

CUT&RUN、 CUT&Tag都是研究DNA和蛋白互作的新技术,是2017年由美国弗雷德癌症中心的Henikoff教授开发的新技术,受到广泛关注,这个技术是ChIP技术的强大补充,适用于低细胞用量的实验,只需要100个-10万个细胞的样本即可实施实验,而ChIP需要百万级细胞才能实施。所以CUT&RUN、 CUT&Tag对于难以获得足够细胞样本的实验者来说是个好消息,但是这两种新技术虽然原理巧妙,但操作步骤较为复杂,试剂盒较贵,而且因为是全程微量操作,需要添置不少专门的仪器设备(Qseq 100或安捷伦bioanalyzer 2100等)。对于不难获得样本细胞的实验者而言,传统经典ChIP技术仍然有其不可替代的独特优势,操作较为简单,步骤成熟,无需额外添置昂贵的专门仪器,实验成本大大降低。

3、ChIP-seq和RNA-seq的联合分析

这是经典研究策略,让ChIP-seq的转录调控环节与最终细胞内mRNA实际水平进行比较,互相印证。

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