표적 및 태비네이션 하에서 절단을 사용하는 식물에서의 H3K4me3 수정 프로파일링
Summary
표적 및 태멘테이션 (CUT&Tag) 하에서의 절단은 효율적인 크로마틴 에피게놈 프로파일링 전략이다. 이 프로토콜은 식물에서 히스톤 수정의 프로파일 링을위한 세련된 CUT & Tag 전략을 제시합니다.
Abstract
DNA 및 히스톤 변형, 전사 인자의 거동 및 모집된 단백질과의 비코딩 RNA를 포함하는 색채 수준에서의 에피게놈 조절은 유전자 발현의 시간적 및 공간적 조절을 유도한다. 표적 및 태멘테이션 하에서의 절단(CUT&Tag)은 특정 크로마틴 단백질이 먼저 특정 항체에 의해 인식되고, 그 다음에 항체가 단백질 A-트랜스포자제(pA-Tn5) 융합 단백질을 테더링하는 효소-테더링 방법으로, 마그네슘 이온의 활성화에 의해 표적 염색질을 현장에서 절단한다. 여기에서, 우리는 수정과 함께 allortetraploid 면화 잎에서 분리 된 손상되지 않은 핵을 사용하여 이전에 발표 된 CUT&Tag 프로토콜을 제공합니다. 이 단계별 프로토콜은 식물의 후성 게놈 연구에 사용될 수 있습니다. 또한, 식물 핵 분리에 대한 실질적인 변형은 비판적인 논평과 함께 제공된다.
Introduction
히스톤 변형 마크와 관련된 전사 인자 결합 DNA 부위 및 오픈 크로마틴은 유전자 발현을 조절하는 데 중요한 기능적 역할을 하며 후성유전학 연구의 주요 초점입니다1. 종래에는 딥 시퀀싱(ChIP-seq)과 결합된 크로마틴 면역침전 분석법(ChIP)이 특정 단백질을 이용한 특정 크로마틴 히스톤 변형 또는 DNA 표적의 게놈 전반의 동정을 위해 사용되어 왔으며, 후성유전학2 분야에서 널리 채택되고 있다. 표적 및 태멘테이션 (CUT&Tag) 기술 하에서의 절단은 원래 Henikoff Lab에 의해 게놈 전체에 걸쳐 단백질 제휴 DNA 단편을 포획하기 위해 개발되었습니다5. ChIP와 비교할 때, CUT&Tagcan은 단순화된 절차로 소수의 세포를 사용하여 고해상도와 매우 낮은 배경에서 DNA 라이브러리를 생성합니다3. 현재까지 CUT&Tag를 이용한 특이적 히스톤 변형을 갖는 크로마틴 영역을 분석하기 위한 방법이 동물 세포4,5에서 확립되었다. 특히, 단일 세포 CUT&Tag(scCUT&Tag)도 인간 조직 및 세포를 위해 성공적으로 개발되었습니다6. 그러나 세포벽과 이차 대사 산물의 복잡성으로 인해 CUT&TAG는 여전히 식물 조직에 기술적으로 도전적입니다.
이전에 우리는 동종 테트라 플로이드 면화 잎에서 분리 된 손상되지 않은 핵을 사용하는 CUT&Tag 프로토콜을보고했습니다4. 식물 조직을 이용한 핵 분리 및 DNA 포획의 효율성을 입증하기 위해, 프로파일링 절차가 여기에 제시된다. 주요 단계는 무손상 핵 단리, 크로마틴 변형을 위한 항체와의 계내 인큐베이션, 트랜스포자제 인큐베이션, 어댑터 통합, 및 DNA 라이브러리 준비를 포함한다. 문제 해결은 식물 핵 분리 및 품질 관리를 위한 CUT&Tag 라이브러리 준비에 중점을 둡니다.
이 연구에서는 식물에 대한 세련된 CUT&Tag 전략을 제시합니다. 우리는 면화 잎에서 H3K4me3 프로파일 링을위한 단계별 프로토콜을 제공 할뿐만 아니라 적절한 세포 용해를위한 세제 농도를 선택하는 전략과 핵을 필터링하는 전략을 포함하여 식물 핵 분리를위한 최적화 된 방법론을 제공합니다. 중요한 의견이 있는 자세한 단계도 이 업데이트된 프로토콜에 포함되어 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기에서는 염색질 면역침전(ChIP)에 비해 절차가 단순화된 적은 수의 세포를 사용하여 고분해능과 매우 낮은 배경으로 DNA 라이브러리를 생성하는 기술인 CUT&Tag에 대해 설명했습니다. 면화 잎에서 H3K4me3 프로파일 링을 성공적으로 수행 한 것은 동물 세포를 위해 처음 설계된 CUT & Tag가 식물 세포에도 사용될 수 있음을 시사합니다. ChIP assay8에 일반적으로 사용되는 트리스 버퍼 시?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 중국 국립 자연 과학 재단 (NSFC, 31900395, 31971985, 31901430)의 보조금과 중앙 대학, 하이난 야저우 베이 종자 연구소 (JBGS, B21HJ0403), 하이난 성 자연 과학 재단 (320LH002) 및 JCIC-MCP 프로젝트를위한 기초 연구 기금으로 부분적으로 재정적으로 지원되었습니다.
Materials
| Antibody | |||
| Anti-H3K4me3 | Millipore | 07-473 | |
| Normal rabbit IgG | Millipore | 12-370 | |
| Chemicals | |||
| Bovine Serum Albumin (BSA) | Make 10 mg/ml BSA stock solution. Store at -20°C | ||
| digitonin (~50% (TLC) | Sigma-Aldrich | D141 | Make 5% digitonin stock solution (200 mg digitonin [~50% purity] to 2 mL DMSO). Note: Sterilize using a 0.22- micron filter. Store at -20°C |
| dimethyl sulfoxide (DMSO) | |||
| chloroform | |||
| ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Make 0.5 M EDTA (pH = 8.5) stock solution. Note: Making 100 mL of 0.5-M EDTA (pH = 8.5) requires approximately 2 g of sodium hydroxide (NaOH) pellets to adjust the pH | ||
| ethanol | |||
| GlycoBlue Coprecipitant (15 mg/mL) | Invitrogen | AM9516 | |
| magnesium chloride (MgCl2) | Make 1 M MgCl2 stock solution | ||
| protease inhibitor cocktail | Calbiochem | 539133-1SET | |
| potassium chloride (KCl) | Make 1 M KCl stock solution | ||
| phenol:chloroform:isoamyl alcohol (25:24:1,v:v:v) | |||
| sodium chloride (NaCl) | Make 5 M NaCl stock solution | ||
| spermidine | Make 2 M spermidine stock solution, store at -20°C. | ||
| sodium dodecyl sulfate (SDS) | Make 10% SDS stock solution. Note: Do not autoclave; sterilize using a 0.22-micron filter | ||
| Tris base | Make 1 M Tris (pH = 8.0) stock solution | ||
| Triton X-100 | Make 20% Triton X-100 stock solution | ||
| Enzyme | |||
| Hyperactive pG-Tn5/pA-Tn5 transposase for CUT&Tag | Vazyme | S602/S603 | Check the antibody affinity of the protein A or protein G that is fused with the Tn5. Generally speaking, proteins A and G have broad antibody affinity. However, protein A has a relatively higher affinity to rabbit antibodies and protein G has a relatively higher affinity to mouse antibodies. Select the appropriate transposase products that match your antibody. |
| TruePrep Amplify Enzyme | Vazyme | TD601 | |
| Equipment | |||
| Centrifuge | Eppendorf | 5424R | |
| PCR machine | Applied Biosystems | ABI9700 | |
| Orbital shaker | MIULAB | HS-25 | |
| NanoDrop One spectrophotometer | Thermo Scientific | ND-ONE-W |
References
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