이점 엔드 태그 장면 (ChIA-PET)에 의한 염색질 상호 작용 분석을위한 방법입니다<em> 드 노보</emtranscriptional 제어의 이해를위한 염색질의 상호 작용> 감지,.
Genomes은 마이크론 크기의 핵 대 7 내부의 고차원 conformations, 2, 12, 도입, 3 차원 구조로 구성됩니다. 이러한 아키텍처는 무작위 아닌 유전자 발기인 및 규제 요소 13 사이의 상호 작용을 포함. 구체적인 규제 시퀀스에 전사 요소의 바인딩은 전송 규제와 조정 1, 14 네트워크에 대해 제공합니다.
이점 엔드 태그 장면 (ChIA-PET)에 의한 염색질 상호 작용 분석은 이러한 고차원 염색질 구조에게 5,6를 식별할 수 있도록 개발되었습니다. 세포 고정하고 상호 작용하는 loci는 공유 결합의 DNA-단백질 상호 링크에 의해 점령된다. 불특정 노이즈를 최소화하고 복잡성을 줄일뿐만 아니라, 염색질 상호 작용 분석의 특이성을 높이기 위해 위해 염색질 immunoprecipitation (칩)은 근접 내고 전에 관심 염색질 조각을 풍부하게하기 위해 특정 단백질 요인에 대해 사용됩니다. 하프 linkers 관련된 내고 그 후 개별적인 염색질의 단지 내에 함께 곁에의 DNA 조각의 쌍 사이에 공유 결합 링크를 형성하고 있습니다. 하프 linkers의 측면 MmeI 제한 효소 사이트는 MmeI는 소화시 이점 끝 태그 – 링커 – 태그 구조 (애완 동물)의 추출이 가능하다는 특징을 가지고있다. 하프 linkers는 biotinylated하므로 이러한 PET 구조는 streptavidin-자석 구슬을 사용하여 정화하고 있습니다. 정화 애완 동물 차세대 시퀀싱 어댑터와 상호 작용하는 조각의 카탈로그 같은 Illumina 게놈 분석기와 같은 차세대 sequencers 통해 생성된과 출혈도 잡았있다. 매핑 및 생물 정보학 분석은 다음 여덟 사이트 칩 농축 바인딩 및 칩 농축 염색질 상호 작용을 파악하기 위해 수행됩니다.
우리는 칩의 품질 ChIA-PET 라이브러리의 결과에 중요한 역할을 담당로서 특히 ChIA-PET 프로토콜, 칩의 준비의 중요한 측면을 설명하는 동영상을 제작했습니다. 프로토콜은 것처럼오래만이 중요한 단계는 비디오에 표시됩니다.
ChIA-PET는 전사 조절에 장기적인 상호 작용을 파악하기 위해 개발된 방법입니다. ChIA-PET 라이브러리의 품질을 결정하는 중요한 요인 중 하나는 칩 재료의 품질입니다.
동영상에 표시된 프로토콜은 세포를 상호 연결 EGS와 포름 알데히드의 사용을 포함합니다. 긴 스페이서 팔을 베어링 두 번째 가교 시약과 함께 포름 알데히드의 사용은 혼자 3,11,15 포름 알데히드에 의해 구속 수없는 단백질의 바인딩에 도움이 될 수 있습니다. 우리는 강력한 구속력 사이트와 원거리 상호 작용 9를 증명하고있다이 방법으로 도서관을 건립했습니다. 그러나, 교차 연결 및 칩 조건 관심의 각 요소에 최적화된되어야하고, 가교 너무 많이는 sonication하여 조각의 어려움을 초래하므로 그렇지 과잉 crosslink 중요하게, 그리고 아마도 가짜 염색질 상호 작용을 초래할 수 . 염색질 상호 작용ChIA-PET으로 식별이 같은 형광에 원위치 하이브리드화 4와 같은 다른 방법에 의해 검증되어야한다.
우리는 염색질 소재의 100 NG의 최소 권장합니다. 우리는 염색질 소재의 50 NG에서 양질의 라이브러리를 구축했지만, 우리는 시작 물질의 다량이 허용하는 나쁜 자들이 미만 16 PCR주기,이를 최소화 amplicons과 각 도서관의 중복과 ChIA-PET 라이브러리의 건설. 이것은 낮은 중복되므로 시퀀싱의 적은 차선과보다 포괄적인 염색질 상호 작용지도를함으로써, 높은 고유의 매핑 태그와도 사용할 데이터의 높은 비율로 상호. 각 튜브에있는 구슬의 최종 포장 부피는 각각 자석과 세파 로스 구슬 50 μl, 100 μl 있어야합니다. 포장 비드 볼륨이 명시된보다 작으면 DNA 베어링 구슬의 손실을 최소화하기 위해 유사하게 사전 허가 빈 자성이나 세파 로스 구슬과 최소 포장 볼륨 가져후속 단계들. 잘라 버렸군 오프 팁 또는 대형 코어 팁은 세파 로스 구슬을 pipetting 동안 사용해야합니다.
다음과 같은 수정은 이전에 다음 ID로 출판 ChIA-PET 프로토콜 다섯 따라 통합되었다. 첫째, 자기 G 비즈는 세차장 중에 샘플의 손실을 최소화하기 위해 사용되었습니다. 또한, 우리는 스스로 출혈도 잡았 반 linkers 또는 / 및 어댑터의 amplicons로 100 BP 138 BP의 대략적인 크기가 아닌 특정 밴드를 발견. 따라서, 우리는 PCR 증폭하는 동안이 아닌 특정 대역을 최소화하기 위해 biotinylated 반 linkers 및 454 GS20 어댑터의 농도를 감소. 근접 내고 볼륨은 이후 정제 단계 중에 샘플의 손실을 최소화하고 또한 시약 비용을 절감 50 ML에서 10 ML로 축소되었다. 우리는 또한 streptavidin 비즈에서 ChIA – 애완 동물의 DNA 최대한의 캡처를 보장하기 위해 구슬로 ChIA-PET DNA를 고정하기 위해 배양 시간이 증가하였습니다.
근접 내고 단계 동안, 키메라 ligations THAt는 필연적 아닌 구체적이고 랜덤 방식으로 생성되는 생체내 염색질의 상호 작용에 진실을 대표하지 않습니다. 따라서, 어떤 ChIA-PET 실험에서 데이터의 품질을 평가하기 위해 chimerism의 비율은 특정 염기 바코드 TAAG 및 ATGT 5 두 개의 다른 반 linkers의 사용으로 추정된다. 높은 처리량 시퀀싱 후 ChIA-PET 시퀀스가 먼저 8을 구분할 수 특정 내고 제품 및 불특정 내고 제품에서 파생된 링커 바코드 조성과 시퀀스에 대해 분석하고 있습니다. 알려진 chimeras의 비율 (즉, heterodimers 순이 linkers)는 우리 내부에 MCF-7 RNA 중합 효소 II의 ChIA-PET 라이브러리 미만 15 % 제시.
ChIA-PET 시퀀스가 연속적으로, 즉 두 종류, 자기 내고 애완 동물과 인터 내고 애완 동물로 분류됩니다. 상호 내고 애완 동물이 전에서 파생되는 동안 셀프 내고 애완 동물은 염색질 조각 자체 circularization의 결합에서 얻은됩니다서로 다른 두 가지의 DNA 조각 사이 nter-내고 있습니다. 후자 그러면 동일한 염색체 (intrachromosomal 상호 내고 애완 동물)에 또는 둘 다 태그가 두 개의 다른 염색체 (interchromosomal 상호 내고 애완 동물)에 매핑됩니다 각 태그의 게놈 거리에 따라 세 가지 범주로 하위 나눈 값입니다. 우리는 서로 다른 범주에게 8 해결할 ChIA-PET 도구 소프트웨어 패키지를 개발했습니다. 이것은 라이브러리에있는 DNA 조각을 기준으로합니다. 일반적으로, 작은 칩 조각은 높은 해상도를 제공하고 4킬로바이트에 관한 이러한 RNA 중합 효소 II의 ChIA-PET 라이브러리에 대해 차단됩니다.
또한, 실제 염색질 상호 작용은 상호 작용 클러스터에서 상호 결합 애완 동물의 수를 세어 랜덤 노이즈로부터 구별할 수 있으며, 즉, 높은 PET 개수의 클러스터가 실제 염색질 상호 작용 8이라는 높은 확률을 가지고 있다고합니다 .
우리의 잘못된 반응을 필터링하려면무작위로 우연히 간 내고 애완 동물을 형성할 수 매우 풍부 앵커에서 상승, 통계 분석 프레임 워크는 또한 두 앵커 8 사이의 상호 결합 애완 동물을 무작위로 형성 용도에 대한 상세한 설명이 공식화되었습니다.
결론적으로 ChIA-PET 기술은 세계적인 규모 염색질 상호 작용 네트워크를 매핑 수 있습니다. ChIA-PET의 칩 구현은 도서관 복잡 배경 잡음의 감소 수 있습니다. 또한,이 칩은 특정 전사 인자 5과 관련된 구체적인 염색질 상호 작용 시험있게 염색질 상호 작용에 특이성을 추가합니다.
The authors have nothing to disclose.
저자는 싱가포르의 * 스타에 의해 지원됩니다. 또한, MJF는 과학 국립 원정대와 리 Kuan 흔히 묘지에 심는 상록수 포스트 박사 원정대의 여성에 대한 * STAR 국가 과학 장학금, 로레알에 의해 지원됩니다. YR은 NIH 인코딩 기금 (R01 HG004456-01와 R01 HG003521-01)에 의해 지원됩니다. 저자는 또한 비디오 편집 및 대한 부인 미셸 테오에 대한 양 Siti 라힘, 장면 촬영을 위해 특정 켈빈 씨 Issey 씨가 장 카이 시앙 씨는 Sherwin Gan 8 픽셀 프로덕션, 싱가포르의 videography 팀을 인정 성우.
Name of the reagent | Company | Catalogue Number | Comments |
4-20% gradient TBE gel | Invitrogen | EC6225BOX | Step B, 6.3 |
5 x T4 DNA Ligase Buffer with PEG | Invitrogen | 46300018 | Step B, 2.2 |
6% TBE gel | Invitrogen | EC6263BOX | Step B, 6.8 |
Agilent DNA 100 Assay | Agilent Technologies | 5067-1504 | Step B, 7.1 |
Agilent High Sensitivity DNA Assay | Agilent Technologies | 5067-4626 | |
Agilent Bioanalyzer 2100 | Agilent Technologies | G2940CA | |
Centrifuge Tube Filters (Spin-X) | Corning | CLS8160 | Step B, 3.7 and 6.9 |
Dark Reader Transilluminator | Clare Chemical Research | DR46B | Step B, 6.8 |
Digital Sonifier Cell Disrupter | Branson | 450D-0101063591 | Step A, 4.3 |
DynaMag-2 magnet (Magnetic Particle Concentrator) | Invitrogen | 123-21D | Step A, 7.5.1 Step B, for all magnetic beads washing steps |
DynaMag-15 Magnet (Magnetic Particle Concentrator) | Invitrogen | 123.01D | Step A, 5 and 6 |
DynaMag-PCR (Magnetic Particle Concentrator) | Invitrogen | 49-2025 | Step B, 6.5 |
Escherichia coli DNA Polymerase I | NEB | M0209 | Step B, 5.6 |
GlycoBlue | Ambion | AM9516 | Step A, 7.5.1 Step B, 4.3 and 6.5 |
Illumina cBot Cluster Generation System | Illumina | SY-301-2002 | Step B, 7.4 |
Illumina Genome Analyzer IIx | Illumina | SY-301-1301 | Step B, 7.5 |
Illumina PE primers | Illumina | PE-102-1004 | Step B, 5.4 (if necessary) |
Intelli-Mixer | Palico Biotech | RM-2L | Step B, any incubations with rotation |
LightCycler 480 Real-Time PCR System | Roche | 04 640 268 001 | Step A, 7.5.3 Step B, 7.3 |
LightCycler480 DNA SYBR Green I MasterMix | Roche | 03 752 186 001 | Step B, 7.5.3 |
M-280 Streptavidin Dynabeads | Invitrogen | 11206D | Step B, 5.2 |
Magnetic (Dynabeads) Protein G | Invitrogen | 100.03D | Step A, 5.1.1 and 5.2.1 |
MaXtract High Density (2ml) | Qiagen | 129056 | Step A, 7.5.1 |
MaXtract High Density (50ml) | Qiagen | 129073 | Step B, 4.2 |
MmeI | NEB | R0637 | R0637 |
RNase ONE Ribonuclease | Promega | M426C | Step B, 4.8 |
RNA Polymerase II (8WG16) monoclonal antibody | Covance | MMS-126R | Step A, 5.2.4 |
Oak Ridge Centrifuge Tubes (Polypropylene) | Nalgene | 3119-0050 | Step A, 3.1 |
Oak Ridge Centrifuge Tubes (Teflon FEP) | Nalgene | 3114-0050 | Step B, 4.3 |
Phusion High Fidelity Master Mix | Finnzymes | F-531 | Step B, 6 |
Picogreen (Quant-iT) dsDNA Reagent | Invitrogen | P11495 | Step A, 7.5.2 |
Polystyrene Round Bottom Test Tube | BD Biosciences | 352057 | Step A, 4.1 |
Protease Inhibitor Cocktail Tablets (cOmplete, EDTA-free) | Roche | 11873580001 | Step A, 1.6 onwards |
Proteinase K Solution (20mg/ml) | Fermentas | E00491 | Step A, 4.4, 7.5.1 Step B, 4.1 |
T4 DNA Ligase | Fermentas | EL0013 | Step B, 2.2, 3.9 and 5.4 |
T4 DNA Ligase Buffer (NEB) | NEB | B0202S | Step B, 3.3 and 3.9 |
T4 DNA Polymerase | Promega | M4215 | Step B, 1.2 |
T4 DNA Polynucleotide Kinase | NEB | M0201 | Step B, 3.3 |
TruSeq SBS Kit v5–GA | Illumina | FC-104-5001 | Regents for Illumina Genome Analyzer IIx system |
TruSeq PE Cluster Kit v2–cBot–GA | Illumina | PE-300-2001 | to be use with Illumina cBot Cluster Generation System |
SYBR Green I | Invitrogen | S-7585 | Step B, 6.3 and 6.8 |
XCell SureLock Mini-Cell Electrophoresis System | Invitrogen | EI0001 | Step B, 6.3 and 6.8 |
Name | Sequence | Comments | |
Biotinylated half-linkers A (200ng/μl) | Top | 5′ GG CCG CGA/iBiodT/ ATC TTA TCC AAC 3′ | 250 nmole scale HPLC Purified Internal Biotin dT(9) |
Bot | 5′ GTT GGA TAA GAT ATC GC 3′ | 250 nmole scale HPLC Purified | |
Biotinylated half-linkers B (200ng/μl) | Top | 5′ GGC CGC GA/iBiodT/ ATA CAT TCC AAC 3′ | 250 nmole scale HPLC Purified Internal Biotin dT(9) |
Bot | 5′ GTT GGA ATG TAT ATC GC 3′ | 250 nmole scale HPLC Purified | |
Non-biotinylated half-linkers (200ng/μl) | Top | 5′ GGC CGC GAT ATC GGA TCC AAC 3′ | 250 nmole scale PCR Grade |
Bot | 5′ GTT GGA TCC GAT ATC GC 3′ | 250 nmole scale PCR Grade | |
GS20 Adaptor A (200ng/μl) | Top | 5′ CCA TCT CAT CCC TGC GTG TCC CAT CTG TTC CCT CCC TGT CTC AGN N 3′ | 250 nmole scale PCR Grade |
Bot | 5’CTG AGA CAG GGA GGG AAC AGA TGG GAC ACG CAG GGA TGA GAT GG 3′ | 250 nmole scale PCR Grade | |
GS20 Adaptor B (200ng/μl) | Top | 5′ CTG AGA CAC GCA ACA GGG GAT AGG CAA GGC ACA CAG GGG ATA GG 3′ | 250 nmole scale PCR Grade |
Bot | 5′ CCT ATC CCC TGT GTG CCT TGC CTA TCC CCT GTT GCG TGT CTC AGN N 3′ | 250 nmole scale PCR Grade | |
Illumina-NN adaptors | Top | 5′ ACA CTC TTT CCC TAC ACG ACG CTC TTC CGA TC 3′ | 250 nmole scale HPLC purified See Step B, 5.4 |
Bot | 5′ phos – GAT CGG AAG AGC GGT TCA GCA GGA ATG CCG AG 3′ | 250 nmole scale HPLC purified Phosphorylated 5′ end See Step B, 5.4 | |
Illumina 1-454 (forward) primer (10 μM) | 5′ AAT GAT ACG GCG ACC ACC GAG ATC TAC ACC CTA TCC CCT GTG TGC CTT G 3′ | 250 nmole scale PCR Grade | |
Illumina 2-454 (reverse) primer (10 μM) | 5′ CAA GCA GAA GAC GGC ATA CGA GAT CGG TCC ATC TCA TCC CTG CGT GTC 3′ | 250 nmole scale PCR Grade | |
qPCR Primer 1.1 (10 μM) | 5′ AAT GAT ACG GCG ACC ACC GAG AT 3′ | 10nmole scale PCR Grade | |
qPCR Primer 2.1 (10 μM) | 5′ CAA GCA GAA GAC GGC ATA CGA 3′ | 10nmole scale PCR Grade | |
Illumina 3-454 sequencing primer (100 μM) | 5’TGC GTG TCC CAT CTG TTC CCT CCC TGT CTC AG 3′ | 100nmole scale HPLC Purified | |
Illumina 4-454 sequencing primer (100 μM) | 5’GTG CCT TGC CTA TCC CCT GTT GCG TGT CTC AG 3′ | 100nmole scale HPLC Purified |
Table of oligos and adaptors. Order oligos from Integrated DNA Technologies (IDT) and prepare linkers and adaptors in the same manner as described previously10. Half-linkers and adaptors may be prepared beforehand and stored for several months at -20 °C.