染色質(zhì)免疫共沉淀Chromatin Immunoprecipitation, ChIP 技術(shù)是在活細胞狀態(tài)下固定蛋白質(zhì)-DNA復(fù)合物,并將其隨機切斷為一定長度范圍內(nèi)的染色質(zhì)小片段,然后通過免疫學(xué)方法沉淀此復(fù)合體,特異性地富集目的蛋白結(jié)合的DNA的片段,通過對目的片斷的純化與檢測,從而獲得蛋白質(zhì)與DNA相互作用的信息。
該技術(shù)通過蛋白質(zhì)與DNA互作來分析目標(biāo)基因活性以及已知蛋白質(zhì)的靶基因,被廣泛應(yīng)用于體內(nèi)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子與靶基 因啟動子上特異核苷酸序列結(jié)合方面的研究。CHIP不僅可以檢測體內(nèi)反式因子與DNA的動態(tài)作用,還可以用來研究組蛋白的各種共價修飾與基因表達的關(guān)系。
ChIP-seq 的原理:將ChIP與第二代測序技術(shù)相結(jié)合的ChIP-Seq技術(shù),能夠高效地在全基因組范圍內(nèi)檢測與組蛋白、轉(zhuǎn)錄因子等互作的DNA區(qū)段。其原理是:首先通過染色質(zhì)免疫共沉淀技術(shù)(ChIP)特異性地富集目的蛋白結(jié)合的DNA的片段,并對其進行純化與文庫構(gòu)建;然后對富集得到的DNA的片段段進行高通量測序。研究人員通過將獲得的數(shù)百萬條序列標(biāo)簽精確定位到基因組上,從而獲得全基因組范圍內(nèi)與組蛋白、轉(zhuǎn)錄因子等互作的DNA區(qū)段信息。
ATAC-seq:(Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high throughput sequencing)是用于研究染色質(zhì)可及性(通常也理解為染色質(zhì)的開放性)的方法, 原理是通過轉(zhuǎn)座酶Tn5容易結(jié)合在開放染色質(zhì)的特性,然后對Tn5酶捕獲到的DNA序列進行測序。
開放染色質(zhì)的研究方法有ATAC-seq以及傳統(tǒng)的DNase-Seq及FAIRE-seq等,ATAC-Seq由于所需細胞量少,實驗簡單,可以在全基因組范圍內(nèi)檢測染色質(zhì)的開放狀態(tài),目前已經(jīng)成為研究染色質(zhì)開放性的重要技術(shù)方法。
ChIP-seq 和ATAC-seq 的異同:
ATAC-Seq與ChIP-Seq的不同的是ATAC-Seq是全基因組范圍內(nèi)檢測染色質(zhì)的開放程度,可以得到全基因組范圍內(nèi)的蛋白質(zhì)可能結(jié)合的位點信息,一般用于不知道特定的轉(zhuǎn)錄因子,用此方法與其他方法結(jié)合篩查感興趣的特定調(diào)控因子;但是ChIP-Seq是明確知道感興趣的轉(zhuǎn)錄因子是什么,根據(jù)感興趣的轉(zhuǎn)錄因子設(shè)計抗體去做ChIP實驗拉DNA,驗證感興趣的轉(zhuǎn)錄因子是否與DNA存在相互作用。ATAC-Seq、ChIP-Seq、Dnase-Seq、MNase-Seq、FAIRE-Seq整體的分析思路一致,找到富集區(qū)域,對富集區(qū)域進行功能分析。
DAP-seq(DNA affinity purification sequencing) 是一種高通量篩選TF結(jié)合位點的方法,用體外表達的TFs來結(jié)合基因組DNA。 DAP-seq將蛋白質(zhì)體外表達技術(shù)與高通量測序技術(shù)相結(jié)合,不需要針對每個轉(zhuǎn)錄因子制備特異性抗體,所以DAP-seq具有快速、高通量、節(jié)約時間成本等顯著優(yōu)勢。
DAP-seq是研究非模式植物順反組和表觀組的有力技術(shù),大大擴展和加深了科學(xué)家們研究的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點信息。它能夠捕獲全部轉(zhuǎn)錄結(jié)合位點,因此能獲得完整的密碼本。
DAP-seq 與 CHIP-seq 的異同:CHIP-seq如上所述,是一種常見的用來發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點的方法,但是,它有很強的局限性,例如:它很強地依賴于抗體的質(zhì)量, 并且對發(fā)現(xiàn)低表達的蛋白有挑戰(zhàn)。雖然ATAC-seq 可以更簡單地來注釋跨越許多生物體和細胞類型的全基因組調(diào)控元素。但是:如果沒有對TF序列特異性的全面了解,所識別區(qū)域的靶向TFS就無法被輕易地驗證。DAP-seq 可以用來揭示基因組范圍內(nèi)所有調(diào)控元件的特征。