前言
染色质免疫共沉淀技术(Chromatin Immunoprecipitation, ChIP)是研究体内蛋白质和DNA互作的有力工具,通常用于转录因子结合位点,组蛋白特异性修饰位点的研究。将ChIP和高通量测序(NGS)结合就有了ChIP-seq技术,能够在全基因组范围内揭示转录因子,组蛋白互作的DNA片段。
ChIP-seq原理:首先利用甲醛将蛋白质和DNA交联形成复合物,再对样本裂解液使用超声破碎或者酶切进行DNA片段化,接着使用目的蛋白抗体富集蛋白质-DNA复合物,纯化出DNA并进行文库构建,然后对文库进行高通量测序,对测序的数千万reads进行分析,在全基因组范围内获得组蛋白修饰位点和转录因子结合位点信息。

ChIP-seq能用于那些方面研究
ChIP-seq作为表观遗传学研究的重要技术,随着NGS技术和生信分析技术的进步,使得ChIP-seq能够广泛地应用于基因转录与表达调控和表观遗传学领域研究,使我们能够系统地了解表观遗传机制如何影响发育、分化、肿瘤和其他疾病。
(1)利用ChIP-seq技术研究转录因子结合位点,以解析转录因子靶基因信息和分子调控机制。
(2)利用ChIP-seq技术研究组蛋白修饰情况,以解析表观遗传修饰的特征和生物学功能。
◆ H3K27me3与多梳抑制复合物2的抑制作用相关;
◆ H3k36me3与基因转录区转录激活有关;
◆ H3k4me3与转录活化区域有关;
◆ H3K9me3与异染色质修饰有关;
◆ H3K4me1和H3K27ac与增强子区域相关

作为研究细胞内特定DNA位点和蛋白质结合的技术,ChIP-seq在肿瘤发生发展机制、动植物表观修饰差异研究等方面有着重要的应用。但是,核内绝大多数DNA结合蛋白表达丰度较低,而且细胞核内构象动态变化,染色质交叠、凝聚,可能会覆盖住大量目标结合位点,导致ChIP实验具有很大难度,一般富集到的DNA总量都在ng级别,转录因子则更低,这极大的影响了ChIP-seq建库的成功率,甚至很多科研服务类的公司不接收1 ng以下ChIP DNA样本。
舍为斯生物技术团队一直在不断地探索降低建库起始量的技术方法,从10ng、5ng、1ng,到今天ABclonal采用ssDNA建库技术实现了 ChIP后0.1ng DNA样品的成功建库,将成为科研工作者们在表观遗传学中开拓创新的有利工具。
Scale ssDNA-seq Lib Prep Kit for Illumina V2 (RK20228) 试剂盒可适用于多种样本类型,包括基因组gDNA/FFPE DNA/cfDNA/ChIP DNA、古生菌、病毒DNA以及cDNA等,双链DNA在高温变性形成ssDNA,之后在DNA的3’端进行T7 Tailing & Ligation,进而合成互补链后在5’端连接Adapter,最后进行PCR扩增文库。以单链DNA作为模板,对起始样本DNA完整性要求低,可满足10pg-200ng DNA样本文库的制备。

图3 单链DNA 建库Kit流程
热门ChIP-seq建库Kit

数据质量比较

通过同批样本的两个建库流程比较,微量ChIP-seq建库在Q30比例及比对到参考基因组上的比例均能达到90%以上。ENCODE数据中《ChIP-seq质量评估指南》要求达到的标准为:NRF>0.9,PBC1≥0.9,PBC2≥10。Peak是检出数量比常规ChIP-seq更多一些,完全符合ChIP-seq后续信息分析要求。
相关性比较

样本相关性是检验实验可靠性的重要指标。样品比对结果的相关系数越高,表明样品之间的模式相似度越高。通过常规、微量建库样本的相关性比较得出,两种建库方法重复性及一致性良好。
Peak在TSS区域的比较

转录因子ChIP-seq分析中,Peaks在TSS附近的分布情况是关注的重点。转录因子在基因TSS附近特定序列专一性结合,从而保证目的基因以特定的强度在特定的时间与空间表达。通过比较,微量建库的Peaks在TSS的占比与常规ChIP-seq基本一致。