Chromatin Immunopräzipitation (ChIP) Protokoll für Low-Fülle embryonalen Proben
Summary
Hier beschreiben wir eine Chromatin Immunopräzipitation (ChIP) und ChIP-Seq Bibliothek Vorbereitung Protokoll zum globalen epigenomischen Profile aus Low-Fülle Huhn embryonalen Proben zu generieren.
Abstract
Chromatin Immunopräzipitation (ChIP) ist eine weit verbreitete Technik zur Kartierung der Lokalisierung von posttranslational modifizierte Histone, Histon-Varianten, Transkriptionsfaktoren oder Chromatin-modifizierende Enzyme, die an einen bestimmten Ort oder auf einer genomweiten Skala. Die Kombination von ChIP-Assays mit Next Generation Sequencing (z.B. ChIP-Seq) ist ein leistungsfähiger Ansatz weltweit genregulatorischer Netzwerke aufzudecken und die funktionale Anmerkung von Genomen, insbesondere von nicht-kodierenden regulatorischen Sequenzen zu verbessern. ChIP-Protokolle erfordern normalerweise große Mengen von Zellmaterial, damit die Anwendbarkeit dieser Methode zu untersuchen, seltene Zelltypen oder kleine Gewebebiopsien entgegensteht. Um die ChIP-Assay kompatibel mit der Menge des biologischen Materials vornehmen, die in der Regel in Vivo in der frühen Embryogenese vertebrate gewonnen werden können, beschreiben wir hier eine vereinfachte ChIP-Protokoll, in dem die Anzahl der Schritte erforderlich, um abzuschließen, die Assay wurden reduziert, um die Probenverlust zu minimieren. Dieses ChIP-Protokoll wird erfolgreich eingesetzt, um verschiedene Histon-Modifikationen in verschiedenen embryonalen und adulten Maus Geweben mit niedrigen bis mittleren Zellzahlen (5 x 104 – 5 x 105 Zellen) zu untersuchen. Wichtig ist, dieses Protokolls ist kompatibel mit ChIP-Seq-Technologie mit Standardbibliothek Zubereitungsmethoden, wodurch globale epigenomischen-Karten von hochaktuellen embryonalen Gewebe.
Introduction
Post-translationalen Modifikationen der Histone sind verschiedene Chromatin-abhängige Prozesse, einschließlich Transkription, Replikation und DNA-Reparatur1,2,3direkt beteiligt. Darüber hinaus verschiedene Histon Änderungen zeigen positive (z. B. H3K4me3 und H3K27ac) oder negativ (z. B. H3K9me3 und H3K27me3) Korrelationen mit Genexpression und kann im großen und ganzen definiert als aktivierende oder repressive Histon markiert, bzw.2,3. Infolgedessen sind globale Histon Änderung Karten, auch bezeichnet als epigenomischen Karten als mächtiges und universelles Werkzeug funktionell vertebrate Genom4,5Anmerkungen zu entstanden. Z. B. distalen regulatorische Sequenzen wie Enhancer identifiziert werden können abhängig vom Vorhandensein von spezifischen Chromatin Unterschriften (z. B. aktive Enhancer: H3K4me1 und H3K27ac), die von proximalen Promoter-Regionen unterscheiden (z.B. aktive Promotoren: H3K4me3)6,7,8. Auf der anderen Seite befinden sich Gene mit großen Zelle Identität regulatorische Funktionen in der Regel mit breiten Chromatin Domains mit H3K4me3 oder H3K27me3, abhängig vom Status der zugrunde liegenden Gene transcriptionally aktiv oder inaktiv gekennzeichnet bzw.9 ,10. Ebenso scheint der Ausdruck der großen Zelle Identität Gene häufig von mehreren und räumlich gesteuert werden gruppierten Enhancer (d. h. Super-Enhancer), die als breite H3K27ac versehenen Domänen11identifiziert werden können.
Derzeit entstehen Histon Änderung Karten mit ChIP-Seq-Technologie, bietet im Vergleich zu bisherigen Ansätzen wie ChIP-Chip (ChIP mit Microarrays gekoppelt) höheren Auflösung, weniger Artefakte, weniger Lärm, mehr Reichweite und geringer kostet12. Dennoch hat die Generation der epigenomischen-Karten mit ChIP-Seq-Technologie seiner inhärenten Einschränkungen, meist verbunden mit der Fähigkeit, erfolgreich ChIP in den Proben von Interesse zu erfüllen. Traditionellen ChIP Protokolle benötigt in der Regel Millionen von Zellen, welche Grenzen der Anwendbarkeit dieser Methode zur in-vitro- Zelle Zeilen oder Zellen, die isoliert in Vivo (z. B. Blutzellen) problemlos. In den letzten Jahren wurden eine Reihe von modifizierten ChIP-Protokollen kompatibel mit niedrigen Zellzahlen beschrieben13,14,15,16. Aber diese Protokolle sind speziell mit Next Generation Sequencing (z.B. ChIP-Seq) gekoppelt werden, und in der Regel verwenden sie ad-hoc- Bibliothek Vorbereitung Methoden13,14, 15 , 16.
Wir beschrieben hier ein ChIP-Protokoll, das verwendet werden kann, zu untersuchen, Histon-Änderung-Profile mit niedrigen bis mittleren Zellzahlen (5 x 104 – 5 x 105 Zellen) an beiden ausgewählten Loci (z.B. ChIP-qPCR) oder Global (d. h. ChIP-Seq) (Abbildung 1). Wenn ChIP-Seq-Technologie gekoppelt, kann unser ChIP-Protokoll zusammen mit Standardbibliothek Zubereitungsmethoden, wodurch es allgemein zugänglich, viele Labors10verwendet werden. Dieses Protokoll wurde verwendet, um mehrere Histon-Marken untersuchen (z. B. H3K4me3, H3K27me3 und H3K27ac) in verschiedenen Huhn embryonalen Geweben (z. B. spinale Neuralrohr (SNT), frontonasalen Protuberanzen und Epiblast). Allerdings erwarten wir, dass es breit anwendbar auf andere Organismen sein sollte, in denen biologisch bzw. klinisch relevante Proben nur in geringen Mengen erreicht werden können.
Protocol
Representative Results
Discussion
Epigenomischen Profilierung der Histon-Modifikation mit ChIP-Seq kann verwendet werden, zur Verbesserung der funktionellen Annotations vertebrate Genom in verschiedenen zellulären Kontexten4,5,18. Diese epigenomischen-Profile eingesetzt werden, unter anderem um zu identifizieren, Enhancer-Elemente, um die rechtliche Definition des Enhancer (d. h. aktiv, grundiert, oder bereit) und großen Zelle Identität Regulierungsb…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren danken Jan Appel für seine hervorragende technische Unterstützung bei der Schaffung dieses Protokolls. Die Arbeit im Labor Rada-Iglesias stützt sich auf CMMC intramuralen Finanzierung, DFG Research Grants (RA 2547/1-1, RA 2547/2-1 und TE 1007/3-1), Gruppe der UoC fortgeschrittene Forscher Grant und CECAD Grant.
Materials
| Reagent | |||
| BSA powder | Carl Roth | 3737.3 | |
| Phosphate Saline buffer (PBS) | Sigma Aldrich | D8537 | |
| Tris-HCL pH8.0 | Sigma Aldrich | T1503 | |
| NaCl | Carl Roth | 3957.2 | |
| EDTA | Carl Roth | 8043.2 | |
| EGTA | Carl Roth | 3054.2 | |
| Na-Deoxycholate | Sigma Aldrich | D6750-24 | |
| N-lauroylsarcosine | Sigma Aldrich | 61743-25G | |
| Hepes | Applichem | A3724,0250 | |
| LiCl | Carl Roth | 3739.2 | |
| NP-40 | Sigma Aldrich | I3021-100ml | |
| SDS | Carl Roth | 1833 | |
| Protein G/magnetic beads | Invitrogen | 1004D | |
| 37% Formaldehyde | Sigma Aldrich | 252549-1L | |
| Glycine | |||
| RNase | Peqlab | 12-RA-03 | |
| Proteinase K | Sigma Aldrich | 46.35 E | |
| Na-butyrate | Sigma Aldrich | SLB2659V | |
| Proteinase inhibitor | Roche | 5892791001 | |
| SYBRgreen Mix | biozym | 617004 | |
| dH2O | Sigma Aldrich | W4502 | |
| 1Kb ladder | Thermofisher | SM1333 | |
| Orange G | Sigma Alrich | 03756-25 | |
| Agarose | Invitrogen | 16500-500 | |
| 0.25% Trypsin-EDTA (1X) | Gibco | 25200-072 | |
| Octylphenol Ethoxylate (Triton X 100) | Roth | 3051.4 | |
| DMEM (Dulbecco´s Modified Eagle Medium) | Gibco | 31331-028 | |
| Gel loading tips Multiflex | A.Hartenstein | GS21 | |
| qPCR Plates | Sarstedt | 721,985,202 | |
| 384 well | Sarstedt | 721,985,202 | |
| 1.5 mL tubes | Sarstedt | 72,706 | |
| 100-1000µl Filter tips | Sarstedt | 70,762,211 | |
| 2-20µl Filter tips | Sarstedt | 70,760,213 | |
| 2-200µl Filter tips | Sarstedt | 70,760,211 | |
| 0.5-10µl Filter tips | Sarstedt | 701,116,210 | |
| H3K27me3 antibody | Active Motif | 39155 | |
| H3K27ac antibody | Active Motif | 39133 | |
| H3K4me3 antibody | Active Motif | 39159 | |
| H3K4me2 antibody | Active Motif | 39141 | |
| End Repair Mix | Illumina | FC-121-4001 | |
| Paramagnetic beads | Beckman Coulter | A63881 | |
| Resuspension buffer | Illumina | FC-121-4001 | |
| A-Tailing Mix | Illumina | FC-121-4001 | |
| Ligation Mix | Illumina | FC-121-4001 | |
| RNA Adapter Indexes | Illumina | RS-122-2101 | |
| Stop Ligation Buffer | Illumina | FC-121-4001 | |
| PCR Primer Cocktail | Illumina | FC-121-4001 | |
| Enhanced PCR Mix | Illumina | FC-121-4001 | |
| Genomic DNA ladder | Agilent | 5067-5582 | |
| Elution Buffer | Agilent | 19086 | |
| Sample Buffer | Agilent | 5067-5582 | |
| Library Quantification Kit | Kapa Biosystems | KK4835 – 07960204001 | |
| Fertile chicken white eggs | LSL Rhein Main | KN: 15968 | |
| Needle (Neoject) | A.Hartenstein | 10001 | |
| Syringe (Ecoject 10ml) | Dispomed witt oHG | 21010 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Equipment | |||
| Centrifuge | Hermle | Z 216 MK | |
| Thermoshaker | ITABIS | MKR13 | |
| Sonicator | Active Motive | EpiShear probe sonicator | |
| Sonicator | Diagenode | Bioruptor Plus | |
| Rotator | Stuart | SB3 | |
| Variable volume (5–1,000 μl) pipettes | Eppendorf | N/A | |
| Timer | Sigma | N/A | |
| Magnetic holder | Thermo Fisher | DynaMag-2 12321D | |
| Table spinner | Heathrow Scientific | Sprout | |
| Mixer | LMS | VTX 3000L | |
| Real-Time PCR Cycler | Roche | Light Cycler; Serial Nr.5662 | |
| PCR Cycler | Applied Biosystems | Gene Amp PCR System 9700 | |
| DNA and RNA quality control system | Agilent | Agilent 4200 TapeStation System | |
| Forceps | Dumont | 5-Inox-H | |
| Perforated spoon | World precision instruments | 501997 |
Referenzen
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