PDGFRα + 低細胞クロマチン免疫沈降塩基配列解析法による細胞を精製した急性の転写因子 Olig2 ゲノム結合部位の特定
Summary
低細胞クロマチン免疫沈降 (チップ) を実行することによってゲノム内でバインド オリゴデンドロ サイトのトランスクリプション要因 2 の (Olig2) 鋭く精製脳オリゴデンドロ サイト前駆細胞 (Opc) を分析するように設計されたプロトコルを紹介します。、ライブラリの準備、高スループット シーケンスおよびバイオインフォマティクス データ解析。
Abstract
哺乳類セルの遺伝子の転写はゲノム DNA と転写因子の相互作用によって細胞型固有の方法で調整されます。系統特異的転写因子は、セル仕様と開発中に分化に重要な役割を再生すると見なされます。ゲノム DNA の転写因子 (またはその関連付けられた複合体) のゲノム結合部位を分析する高スループット DNA シーケンス (チップ seq) と相まってチップが使用されています。ただし、多数のセルが 1 つ標準チップの反応、分離細胞または珍しいセル人口の限られた数を検討することは困難になるため必要です。オリゴデンドロ サイトの系統特異的転写調節機構を理解するために因子 Olig2 鋭く浄化されたマウス Opc、チップ seq を使用して Olig2 (または複雑な Olig2) のゲノム結合部位を特定する詳細な方法が表示されます。プロトコルが血小板由来成長因子の受容器のアルファ (PDGFRα) を浄化する方法を説明しますまず、マウスの脳から肯定的な Opc。次に、Olig2 抗体チップとライブラリーの構築が実行されます。最後の部分では、バイオインフォマティクス ソフトウェアと Olig2 チップ seq 解析に使用するプロシージャについて説明します。要約すると、転写因子 Olig2 鋭く精製脳内 Opc のゲノムワイドなバインディングを分析する方法を報告します。
Introduction
それは蛋白質 (または蛋白質の複合体) を研究することが重要 DNA バインディングおよびエピゲノム様々 な生物学的過程に関与する転写制御ネットワークを構築します。特に、ゲノム DNA への転写因子の結合は、遺伝子発現制御、細胞分化と組織の発達に重要な役割を再生できます。転写制御とエピジェネティクス機構を研究するための強力なツールは、クロマチン免疫沈降 (チップ) です。おかげで次世代シーケンシング技術の急速な進歩によって、蛋白質・ DNA バインディングおよびエピゲノム1の分析に高スループット DNA シーケンス (チップ seq) と相まってチップが使用されます。ただし、標準的なチップ seq プロトコルには、反応は、細胞の数が限られている孤立した初代培養細胞などのまれな細胞集団のこの技術の応用を難しくあたり約 2000 万セルが必要です。
オリゴデンドロ サイト細胞オリゴデンドロ サイト前駆細胞 (Opc) とオリゴデンドロ サイトなどを含む脳の全体に広く分散、開発や脳の機能が不可欠です。前駆細胞型として Opc は自己複製と分化の両方が可能です。Opc は、オリゴデンドロ サイト前駆細胞として機能するだけでなく、脳細胞2の他の種類との通信によって神経信号の伝播の重要な役割を果たします。以前の研究では、オリゴデンドロ サイト開発が Olig2 および Sox103,4など系統特異的転写因子によって調節されていることを示唆しています。これらの転写因子は、オリゴデンドロ サイト仕様と分化の間に彼らの表現に影響を与えるいくつかの重要な遺伝子のプロモーターやエンハンサー領域にバインドする発見されました。しかし、DNA 細胞の非常に限られた数で鋭く精製プライマリ Opc に興味の蛋白質 (または蛋白質の複合体) のバインドを識別するは困難です。
このプロトコルでは、チップ seq を用いたゲノム規模で浄化されたマウス Opc で Olig2 によるゲノム DNA の沈澱を体系的に調査する方法について説明します。マウス脳から Opc 急性 immunopanning で精製され増殖体外なしチップ実験で使用されます。Opc の限られた数は immunopanning によって得ることができる、標準チップ seq 実験のために十分ではないです。ここで、低細胞チップ seq プロトコルはトランスクリプション要因のためチップ反応あたり 2 万セルとして低記載されて。簡単に言えば、架橋細胞分離, クロマチンをせん断する超音波装置による超音波処理.Olig2 抗体ゲノム DNA を沈殿させる A をコートしたビーズの蛋白質と同様、Olig2 抗体とせん断のクロマチンを孵化すると。A コートしたビーズとタンパク質・ リバース架橋から溶出後 Olig2 抗体によって引き起こされる DNA がフェノール-クロロホルム抽出法で精製した.結果として得られる製品は定量化され T テーリングを受ける、プライマーアニー リングのテンプレート スイッチとエクス テンション、アダプター、増幅、ライブラリ サイズ選択、浄化の追加チップ seq ライブラリ構築の手順します。
シーケンス処理の後 Olig2 転写因子抗体調製した試料コントロールのサンプルから raw 読み取りの品質を調べた。質の低い塩基対とアダプターを含むフラグメントされたトリミングをお読みください。次に、トリミングされた読み取りマウス参照ゲノムに一直線に並んだ。コントロールのサンプルと比較してチップの読み取りがピークとして検出されたため大幅濃縮したゲノム領域。潜在的な転写因子結合部位を表す重要なピークはフィルターされ、ゲノムのブラウザーで可視化します。
特に、このプロトコルで説明する方法は、限られた数の任意のセル型と他の転写因子のチップ seq の広く使用できます。
Protocol
Representative Results
Discussion
哺乳類遺伝子制御ネットワークは非常に複雑であります。チップ seq、ゲノム蛋白質 DNA の相互作用を調査する強力な方法です。このプロトコルは、(低反応あたり 2 万セルとして) マウス脳から精製した Opc の数が少ないを使用して Olig2 チップ seq を実行する方法を説明します。このプロトコルの最初のキーのステップは、PDGFRα 抗体を用いた immunopanning によるマウス脳から Opc の浄化です。PDGF…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
JQW、XD、RCDD、YY は、国家機関の健康 R01 NS088353; からの補助金によって支えられました。NIH グラント 1R21AR071583-01;Staman オギルビー基金記念ヘルマン財団;UTHealth 脳イニシアチブと CTSA UL1 TR000371;テキサス システム神経科学・神経研究所 (補助金 #362469) の大学からの助成金。
Materials
| Reagent/ Equipment | |||
| Banderiaea simplicifolia lectin 1 | Vector Laboratories | # L-1100 | |
| Rat anti-PDGFRa antibody | BD Bioscience | # 558774 | |
| Neural tissue dissociation Kit (P) | MACS Miltenyi Biotec | # 130-092-628 | |
| Accutase | STEMCELL technologies | # 07920 | |
| TRIzol | Thermo Fisher | # 15596026 | |
| Anti-NG2 Chondroitin Sulfate Proteoglycan Antibody | Millipore | # AB5320 | |
| Bioruptor Pico sonication device | Diagenode | # B01060001 | |
| True MicroChIP kit | Diagenode | # C01010130 | |
| Phenol:Chloroform:Isoamyl Alcohol (25:24:1, v/v) | Thermo Fisher | # 15593031 | |
| NucleoSpin Gel and PCR Clean-Up kit | MACHEREY-NAGEL | # 740609 | |
| Quant-iT PicoGreen dsDNA Assay Kit | Thermo Fisher | # P11496 | |
| DNA SMART ChIP-Seq kit | Clontech Laboratories | # 634865 | |
| Agencourt AMPure XP | Beckman Voulter | # A63880 | |
| GlycoBlue | Thermo Fisher | # AM9516 | |
| pico-green | Thermo Fisher | # P11496 | |
| D-PBS | Thermo Fisher | # 14190-144 | |
| SYBR Green master mix | Bio-Rad Laboratories | # 1725124 | |
| DMEM/F12 | Fisher Scientific | # 11-320-033 | |
| Penicillin-Streptomycin (P/S) | Fisher Scientific | # 15140122 | |
| N-2 Supplement | Fisher Scientific | # 17502048 | |
| B-27 Supplement | Fisher Scientific | # 17504044 | |
| insulin | Sigma | # I6634 | Prepare 0.5 mg/ml insulin solution by dissolving 5 mg insulin in 10 ml water and 50 μl of 1 N HCl. |
| Bovine Serum Albumin, suitable for cell culture (BSA) | Sigma | # A4161 | Prepare 4% BSA solution by dissolving 4 g BSA in 100 ml D-PBS and adjust the pH to 7.4 |
| Fibroblast Growth Factor basic Protein, Human recombinant (bFGF) | EMD Millipore | # GF003 | |
| HUMAN PDGF-AA | VWR | # 102061-188 | |
| poly-D-lysine | VWR | # IC15017510 | Prepare 1 mg/ml poly-D-lysine solution by dissolving 10 mg poly-D-lysine in 10 ml water and dilute 100 times when using. |
| Falcon Disposable Petri Dishes, Sterile, Corning, 100x15mm | VWR | # 25373-100 | |
| Falcon Disposable Petri Dishes, Sterile, Corning, 150x15mm | VWR | # 25373-187 | |
| HBSS, 10X, no Calcium, no Magnesium, no Phenol Red | Fisher Scientific | # 14185-052 | |
| Trypan Blue | Stemcell Technologies | # 07050 | |
| protease inhibitor cocktail | Sigma | # 11697498001 | |
| Software | |||
| FastQC | [10] http://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/ | Obtaining quality control metrics of raw and trimmed reads | |
| Trimmomatic 0.33 | [11] http://www.usadellab.org/cms/?page=trimmomatic | Trimming and filtering raw reads | |
| GENCODE mm10 | ftp://ftp.sanger.ac.uk/pub/gencode/Gencode_mouse/release_M15/GRCm38.primary_assembly.genome.fa.gz | Mouse reference genome | |
| Bowtie2 2.2.4 | [12] http://bowtie-bio.sourceforge.net/bowtie2/index.shtml | Aligning reads to a reference genome | |
| SAMTools 1.5 | [13] http://samtools.sourceforge.net/ | Converting SAM file into BAM format | |
| HOMER 4.9.1 | [14] http://homer.ucsd.edu/homer/ | Creating a tag directory and annotating enriched genomic regions with gene symbols | |
| R 3.2.2 | [15] https://www.R-project.org/ | Programming scripts and running functions | |
| SPP 1.13 | [16] https://github.com/hms-dbmi/spp | Creating a strand cross-correlation plot | |
| MACS2 2.2.4 | [17] https://github.com/taoliu/MACS | Finding regions of ChIP enrichment over control | |
| BEDTools 2.25 | [18] http://bedtools.readthedocs.io/en/latest/ | Genome arithmetics | |
| bedGraphToBigWig | http://hgdownload.cse.ucsc.edu/admin/exe/ | Converting bedGraph file into bigwig | |
| IGV browser 2.3.58 | [19] http://software.broadinstitute.org/software/igv/ | Visualization and browsing of significant ChIP-seq peaks | |
| Microsoft Excel | Spreasheet program | ||
| ENCODE's blacklist | https://sites.google.com/site/anshulkundaje/projects/blacklists | Filtering peaks | |
| mm10.chrom.sizes | http://hgdownload.cse.ucsc.edu/goldenPath/mm10/bigZips/mm10.chrom.sizes. | Converting bedGraph file into bigwig | |
| ENCODE's motif database | [25] http://compbio.mit.edu/encode-motifs/ | Comprehensive motif database required for motif enrichment | |
| MEME-ChIP | [20] http://meme-suite.org/index.html | Motif enrichment analysis and motif discovery | |
| Primer names used for qPCR | Primer sequences used for qPCR | ||
| Mbp-F: | CTATAAATCGGCTCACAAGG | ||
| Mbp-R: | AGGCGGTTATATTAAGAAGC | ||
| Iba1-F: | ACTGCCAGCCTAAGACAACC | ||
| Iba1-R: | GCTTTTCCTCCCTGCAAATCC | ||
| Mog-F: | GGCTTCTTGGAGGAAGGGAC | ||
| Mog-R: | TGAATTGTCCTGCATAGCTGC | ||
| GAPDH-F | ATGACATCAAGAAGGTGGTG | ||
| GAPDH-R | CATACCAGGAAATGAGCTTG | ||
| Tuj1-F | TTTTCGTCTCTAGCCGCGTG | ||
| Tuj1-R | GATGACCTCCCAGAACTTGGC | ||
| PDGFRα-F | AGAGTTACACGTTTGAGCTGTC | ||
| PDGFRα-R | GTCCCTCCACGGTACTCCT |
References
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