了解ChIP-Seq的實驗流程

劉小澤寫于2020.3.27

ChIP-Seq的目的是研究感興趣蛋白在基因組上的結合位點森篷,可以用來鑒定轉錄因子(transcription factor, TF)的結合位點或者轉錄后更廣范圍的組蛋白修飾(histone marks),一般與調控元件有關个粱。

高通量測序(high-throughput sequencing ,HTS)2005年首次提出客们,平臺包含了:二代測序Illumina/Solexa, Roche/454, SOLiD (ABI), Ion Torrent以及三代測序Pacbio(曾打算被illumina以12億美元收購,但未成功), Oxford Nanopore。這里主要討論illumina產出的數(shù)據(jù)(畢竟現(xiàn)在市場份額最大叙淌,2018年達到83.9%),其他平臺也是類似耗啦,只不過在文庫制備凿菩、測序的步驟有差別。

染色質免疫沉淀(Chromatin immunoprecipitation 帜讲,ChIP)技術誕生很早衅谷,由Orlando等人創(chuàng)立于1997年,發(fā)表于2000年似将,先利用Microarray技術 ChIP-chip获黔,后2007年利用DNA sequencing技術 ChIP-seq

詳細的實驗步驟:

染色質準備

整個流程從福爾馬林對染色質上的蛋白與DNA交聯(lián)開始

染色質是指間期細胞核內由DNA在验、組蛋白玷氏、非組蛋白及少量RNA 組成的線性復合結構,是間期細胞遺傳物質存在的形式

染色體是指細胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中腋舌,由染色質聚縮而成的棒狀結構盏触。 實際上,兩者化學組成沒有差異,而包裝程度即構型不同

這樣就相當于拍了個照片赞辩,把基因組上分布的蛋白質和各種修飾定格下來

然后雌芽,把交聯(lián)的染色質進行超聲裂解,一般破碎后的片段大小為200bp左右

note:

以上是采用交聯(lián)的ChIP-seq(X-ChIP)辨嗽,如果是N-ChIP則采用微球菌核酸酶裂解染色質以獲取DNA片段(一般會得到147bp左右的片段)世落,這種方案一般用于組蛋白修飾;但對于其他轉錄因子的研究糟需,如果交聯(lián)方法使得抗原表位(就是抗原決定部位)被掩屉佳,不能被抗體識別,那么也可以使用N-ChIP去做洲押;但真心不推薦使用N-ChIP去做轉錄因子的研究武花,因為它們和染色質的結合比較松散,而N-ChIP的方法可能會破壞這本來就松散的聯(lián)系诅诱,丟失很多相關的DNA

抗原表位指抗原表面上決定抗原特異性的化學官能基髓堪。 抗原表位可被免疫系統(tǒng)(尤其是抗體、B細胞或者T細胞)識別娘荡。

免疫沉淀

接下來干旁,與蛋白特異性結合的 或者 與感興趣的修飾部位特異結合的 抗體就出動了。用來識別蛋白-DNA復合物并帶它們出來(俗稱“拉下來”)炮沐。而這些抗體本身是帶有“標簽”的(可以想象成:抗體一個頭有一個磁鐵N極争群,待他把蛋白-DNA復合物結合,完成任務后大年,總部使用另外的磁鐵S極把這個抗體連同復合物一起救走)【術語是:be pulled down and enriched using beads binding to the antibody】

救回來以后换薄,要進行清洗(去掉那些沒有特異性結合的),蛋白又被消化掉翔试,剩下的DNA被收集純化起來轻要,準備建庫和測序

建庫

一般需要修補DNA的兩端、加上接頭垦缅,另外如果測序儀的一條lane需要測不同的樣本冲泥,那么還需要為DNA加上用于區(qū)分樣本的index 接頭(方便測序結束后將reads歸類)

該加的都加好后,進行純化和PCR擴增(保證測序上機濃度)壁涎。而擴增這里就是眾所周知的引入偏差的一環(huán)凡恍,在保證上機濃度前提下,PCR擴增的循環(huán)數(shù)應該限制到越小越好怔球。之后建好的文庫嚼酝,就要加載到測序儀的玻璃載片(術語:flow cell,和顯微鏡的玻璃載片很像)進行測序

測序

對DNA片段測序都是從5’測到3‘竟坛,接頭也分正反(forward and reverse兩種類型)闽巩,它們也是隨機連接到雙鏈DNA片段上的钧舌;

單端測序:可以從forward或者reverse任一個接頭一端開始

雙端測序:從forward和reverse接頭同時開始

產生的測序讀長(read,測序就像讀書一樣一字一句涎跨,所以產出的數(shù)據(jù)是名詞read延刘,翻譯為讀長)一般比文庫制備的DNA片段要短(從兩邊向中間測,不過也不排除有測通的情況)

總結

A圖就是實驗步驟六敬;B圖是之后會介紹的數(shù)據(jù)處理步驟


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