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    染色質免疫沉淀測序(ChIP-seq)

      發布時間: 2022-04-15      瀏覽量:465
    染色質免疫沉淀技術,Chromatin Immunoprecipitation,ChIP

               染色質免疫沉淀技術(Chromatin Immunoprecipitation ,ChIP)是研究體內蛋白質與DNA相互作用的經典實驗方法。將ChIP與第二代測序技術相結合的ChIP-seq 技術,可以在全基因組范圍內對蛋白質結合DNA位點進行高效而準確的篩選與鑒定,廣泛應用于組蛋白修飾、轉錄因子調控等相關領域的研究。通過五個步驟獲得理想的ChIP-seq結果。


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          1. 染色質制備  交聯和片段化。

               交聯是為了固定蛋白質-DNA相互作用,通常采用甲醛交聯,加入甘氨酸終止反應,可以高溫解交聯。一些非常穩定的蛋白質-DNA相互作用則不需要交聯,如組蛋白及修飾。使用裂解液破壞細胞膜,抽提細胞核,再裂解釋放細胞核中的染色質,去除細胞質蛋白以減少背景信號并增加靈敏度。

              染色質片段化是獲得良好ChIP分辨率的關鍵因素,片段化是最難控制的步驟之一??梢酝ㄟ^超聲或酶促消化實現片段化,各有利弊。超聲需要較多的手動操作時間,適合難以裂解的樣本;酶促消化適合大量樣本的處理,但其片段化位點是隨機的。需要根據具體樣本選擇不同的片段化方法。

              注意:此時可以暫停ChIP實驗,經過超聲/酶消化的染色質樣本可以保存于-80℃,避免反復凍融。

              染色質制備注意事項:
    •           (1)交聯不充分,會導致DNA丟失
    •           (2)交聯過度,會影響抗原的結合,掩蓋表位,阻礙超聲處理,增加背景信號
    •           (3)在顯微鏡下比較樣品前后變化,檢查細胞裂解的效率
    •           (4)首次操作需根據樣品優化片段化條件
    •           (5)無論選擇何種消化方法,確保染色質長度處于實驗方法的理想范圍內
    •           (6)可以聯合使用超聲處理和核酸酶消化

          2. 免疫沉淀 捕獲并分離蛋白-DNA復物。

             抗體的選擇是ChIP-seq實驗成功的關鍵因素。 優先選擇ChIP/ChIP-seq級別的抗體。在某些情況下,您的靶標可能尚未經過 ChIP 實驗驗證。如果抗體經過免疫沉淀 (IP) 驗證,則極有可能適用于 ChIP。 其他要求抗體識別天然狀態抗原的方法也可以作為參考,例如免疫熒光 (IF),免疫細胞化學 (ICC) 和免疫組織化學 (IHC)。如果針對某些靶標沒有可用的抗體,則可以在樣品中表達融合親和標簽(HA,Myc,His等)的靶標蛋白,然后使用針對親和標簽的抗體進行免疫沉淀。使用磁珠結合抗體獲得抗體-蛋白質-DNA復合物,充分洗滌磁珠-抗體-蛋白質-DNA復合物,純化并洗脫蛋白質-DNA復合物。  

             免疫沉淀注意事項:

    •           (1) 并非所有抗體都適用于 ChIP,選擇已經驗證過的 ChIP 或ChIP-seq 的抗體。

    •         (2) 使用經過應用驗證的抗體, IHC 、ICC、IF、 IP是證明抗體是否適合 ChIP 的合理良好佐證。

    •           (3) 抗體濃度做梯度測試,實現最佳的信噪比。

    •           (4) 洗滌液成分和濃度可能影響蛋白結合、信噪比和背景。

    •         (5)可使用抗體同型對照IgG抗體,以便區分 ChIP 信號和背景。

          3. DNA制備 解交聯和純化DNA。

            含有目標蛋白質的染色質片段已分離,需要解交聯并純化 DNA。 解交聯通常采用加熱孵育和蛋白酶K消化來完成。為了獲得更純的 DNA 樣品,建議使用 RNase A 進行處理。 可使用純化柱進行 DNA 純化。

             注意: 此時可以暫停ChIP。 經過解交聯和純化后的 DNA 樣品可以儲存于 -20°C 。    

            DNA制備注意事項

    •          (1)如果您使用的體系所含 RNA 比 DNA 多(如酵母),則必須經過 RNA 酶處理。

    •          (2)柱純化乙醇的殘留會影響后續的酶反應實驗。

          4. 定量DNA 檢測富集效率。

             在該步驟中,通過 qPCR 定量純化的 DNA 產物,可以確定目標蛋白是否存在于特定位點。 SYBR green 熒光染料是使用最廣泛的qPCR 化合物。SYBR green 只有在與雙鏈 DNA (dsDNA) 結合時才發出熒光,熒光強度與 dsDNA 量成正比。 據此您可以定量 DNA 在某些目標區域的富集程度。   

               定量DNA注意事項:

    •         (1)檢測基因組中預期會富集和缺失的 ChIP 靶標區域。

    •         (2)為這些區域設計引物,確保其擴增效率為 90%—— 105%。

    •         (3)即使之后要做NGS,也應在測序之前執行 qPCR 以確認ChIP實驗是否成功。

          5. NGS建庫 全基因范圍鑒定結合位點。

              如果您想了解目標蛋白在整個基因組中的結合位點,那么需要進行NGS建庫測序。細胞核內染色質交疊、凝聚,可能會覆蓋住大量目標結合位點,導致ChIP富集到的組蛋白結合DNA總量都在ng級別,轉錄因子往往更少,極大的影響了ChIP-seq建庫成功率。根據您ChIP 實驗獲得的DNA總量可選擇相關的建庫試劑盒,提高建庫成功率。

            NGS建庫注意事項:

    •       (1)接頭連接后的產物可以用DNA磁珠進行一次純化,也可以進行兩次磁珠純化篩選一定范圍內的DNA片段。

    •       (2)PCR產物出現接頭二聚體,可以使用1X磁珠進行兩次純化。

    •       (3)單鏈建庫DNA濃度很低時,可以擴大預變性反應體積。

    •       (4)文庫可以使用Qubit定量,微流控制片段分析儀(Qseq或2100)檢測DNA片段大小。


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