CAIRP-Seq et ChIP-Seq : méthodes pour identifier les ARN associée à la chromatine et Interactions protéine-ADN dans les cellules souches embryonnaires
Summary
Ici, nous décrivons des méthodes pour effectuer des ChIP-Seq et cartes de CAIRP-Seq, y compris la préparation de la bibliothèque pour l’ordonnancement de nouvelle génération, pour générer l’épigénomique global et l’ARN associée à la chromatine dans les cellules ES.
Abstract
Auto-renouvellement des cellules souches embryonnaires (ES) et de différenciation est régie par des signaux extrinsèques et intrinsèques réseaux de facteurs de transcription, régulateurs épigénétiques et traduction après modification des histones qui combinatoirement influent sur le gène État d’expression des gènes voisins. RNA a également été montré pour interagir avec diverses protéines pour réguler la dynamique de la chromatine et expression du gène. Immunoprécipitation de RNA associées à la chromatine (CAIRP) suivie de la nouvelle génération séquençage (CAIRP-Seq) est une nouvelle méthode pour sonder l’ARN associée à des protéines de la chromatine, tandis que de l’immunoprécipitation de la chromatine suivie par séquençage de prochaine génération ( ChIP-Seq) est une technique puissante de génomique pour mapper l’emplacement du post-traductionnelles des histones, facteurs de transcription et épigénétiques modificateurs à l’échelle mondiale-dans les cellules ES. Nous décrivons ici les méthodes pour exécuter CAIRP-Seq et ChIP-Seq, y compris la construction de la bibliothèque de SEQUENÇAGE de nouvelle génération, pour générer des global associées à la chromatine RNA et épigénomique cartes dans les cellules ES.
Introduction
Décisions de devenir cellules souches embryonnaires (ES) sont réglementées par la communication entre des signaux extracellulaires et une foule de régulateurs transcriptionnels, y compris les modificateurs d’histone et traduction après modification des queues d’histone. Ces interactions facilitent l’accessibilité de la chromatine et l’emballage de la chromatine dans l’un des deux États : euchromatine, qui est ouvert et transcriptionally actif, et l’hétérochromatine, qui est compact et généralement transcriptionnellement inactif. Facteurs de transcription et les affinités de liaison de séquence spécifique d’ADN modificateurs épigénétique associé régions euchromatiques à participer dans le contrôle de l’expression des gènes. Méthodes de séquençage de nouvelle génération, dont ChIP-Seq1, ont grandement contribués à cartographier le génome réseaux transcriptionnels qui sont fondamentales pour ES cellules autorenouvellement et pluripotence2,3,4 ,5,6. De plus, tout en immunopreciation RNA suivie de prochaine génération séquençage (RIP-Seq)7 évaluations des interactions ARN-protéine suggèrent que protéines liant l’ADN interagissent avec l’ARN pour réglementer les événements transcriptionnelle7, 8 , 9 , 10 , 11 , 12, peu d’études ont étudié la localisation de tout le génome d’ARN associée à la chromatine12ou interactions globales entre les ARN et histone modifications. Longtemps non codantes RNAs (lncRNAs) sont une classe d’ARN qui ont été trouvés à réguler l’activité des protéines associées à la chromatine13,14,15. Par exemple, Xist est un lncRNA qui réglemente, dans les cellules mammifères femelles, inactivation d’un chromosome X, grâce au recrutement de répresseurs épigénétique16,17. Toutefois, l’éventail complet des ARN associée à la chromatine est en grande partie inconnu. Nous décrivons ici un protocole roman, associée à la chromatine RNA immunoprécipitation (CAIRP) suivi par séquençage de prochaine génération (CAIRP-Seq), pour identifier les ARN associée à la chromatine sur une base du génome dans les cellules ES, y compris la préparation de la bibliothèque pour séquençage de prochaine génération et ChIP-Seq pour mapper l’occupation globale des modifications d’histone, facteurs de transcription et modificateurs de l’épigénétiques. Contrairement aux autres méthodes de RIP-Seq7, CAIRP-Seq inclut des étapes de réticulation et sonication, permettant l’identification directe d’ARN associée à la chromatine. Ensemble, ChIP-Seq est un outil puissant pour identifier les interactions protéine-ADN de Génome-large, tandis que CAIRP-Seq est une méthode puissante d’arpenter RNAs sont associées aux composantes de la chromatine.
Protocol
Representative Results
Discussion
ChIP-Seq est une méthode utile pour évaluer l’emplacement des interactions protéine-ADN global (e.g., facteurs de transcription/histone modifiant les modifications d’enzymes/histone et l’ADN) dans les cellules ES, tandis que le protocole de CAIRP-Seq nouvellement développé est utile dans interroger l’association génome d’ARN avec des constituants de la chromatine. ChIP-Seq est un outil fondamental qui sert à évaluer les paysages épigénétiques des cellules ES et autres types de cellules. La q…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par Wayne State University, Karmanos Cancer Institute, une bourse du National Heart, Lung and Blood Institute (1K22HL126842-01 a 1) attribué à B.L.K. Ce travail a utilisé la Wayne State University Haute Performance Computing Grid pour des ressources informatiques (). Nous remercions Jiji Kurup d’assistance avec l’analyse des données CAIRP-Seq.
DE CONTRIBUTIONS DES AUTEURS :
B.L.K. conçoit la méthode CAIRP-Seq, conçu et réalisé des expériences de la ChIP-Seq et CAIRP-Seq, ont analysé les données de séquençage et rédigé le manuscrit. Tous les auteurs ont lu et approuvé la version finale de ce manuscrit.
Materials
| Mouse leukemia inhibitory factor (ESGRO LIF) | EMD Millipore | 106 or 107 units | |
| GSK3β inhibitor CHIR99021 (GSK3i) | Stemgent | Solvent: DMSO 10mM | |
| MEK inhibitor PD0325901 (MEKi) | Stemgent | Solvent: DMSO 10mM | |
| Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM), high glucose | Invitrogen | 11965092 | |
| PBS (phosphate buffered saline) | Invitrogen | 10010031 | |
| Trypsin-EDTA (0.25%), phenol red | Gibco | 25200056 | |
| Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) | Gibco | 15140122 | |
| 2-Mercaptoethanol (50 mM) | Gibco | 31350010 | |
| MEM Non-Essential Amino Acids Solution (100X) | Gibco | 11140076 | |
| EmbryoMax ES Cell Qualified Fetal Bovine Serum, 500 ml | EMD Millipore | ES-009-B | |
| EmbryoMax 0.1% Gelatin Solution | EMD Millipore | ES-006-B | |
| Glycine | Sigma | G7126-500G | 1.25 M stock conentration in water |
| Formaldehyde solution | Sigma | F8775-500ML | |
| TE (Tris EDTA) pH 8.0 1X | Quality Biological | 351-011-131 | |
| Phenylmethanesulfonyl fluoride (PMSF) solution | Sigma | 93482-250ML-F | |
| cOmplete Protease Inhibitor Cocktail | Roche | 11697498001 | |
| Sodium dodecyl sulfate solution (20%) | Quality Biological | A611-0837-10 | |
| Q125 sonifier | Qsonica | 4422 | |
| Triton X-100 solution | Sigma | 93443-100ML | |
| Sodium deoxycholate | Sigma | 30970 | |
| NaCl | Sigma | S7653 | |
| Dynabeads Protein G for Immunoprecipitation | Invitrogen | 10004D | |
| Dynabeads Protein A for Immunoprecipitation | Invitrogen | 10002D | |
| Dynabeads Protein A/Protein G and Magnet Starter Pack | Invitrogen | 10015D | |
| Lithium chloride | Sigma | L4408 | |
| IGEPAL CA-630 | Sigma | I8896 | |
| RNeasy Mini Kit | Qiagen | 74104 | |
| Dynabeads mRNA Purification Kit (for mRNA purification from total RNA preps) | Invitrogen | 61006 | |
| SuperScript Double-Stranded cDNA Synthesis Kit | Invitrogen | 11917010 | |
| QIAquick PCR Purification Kit | Qiagen | 28104 | |
| End-It DNA End-Repair Kit | Lucigen | ER81050 | |
| Klenow Fragment (3'→5' exo-) | NEB | M0212L | |
| dATP (10 mM) | Invitrogen | 18252015 | |
| T4 DNA ligase | NEB | M0202L | |
| TrackIt 1 Kb Plus DNA Ladder | Invitrogen | 10488085 | |
| E-gel EX agarose gels, 2% | Invitrogen | G402002 | |
| Phusion high-fidelity 2X master mix with HF buffer | Thermo Fisher | F531LPM | |
| ChIPAb+ Trimethyl-Histone H3 (Lys4) – ChIP Validated Antibody | EMD Millipore | 17-614 | |
| Anti-Histone H3 (di methyl K4) antibody [Y47] – ChIP Grade (ab32356) | Abcam | ab32356 | |
| Corning Costar Flat Bottom Cell Culture Plates (6-well) | Fisher | 720083 | |
| Falcon Standard Tissue Culture Dishes (10cm) | Fisher | 08772E | |
| Bioruptor pico | Diagenode | B01010001 | |
| Qubit Flurometer 2.0 | Thermo Fisher | ||
| Qubit dsDNA HS Assay Kit | Thermo Fisher | Q32851 | |
| MinElute Reaction Cleanup Kit | Qiagen | 28204 | |
| MinElute Gel Extraction Kit | Qiagen | 28604 | |
| Anti-Histone H4 (tri methyl K20) antibody – ChIP Grade (ab9053) | Abcam | ab9053 | |
| Labquake rotator | Thermo Fisher | 400110Q | |
| Illumina HiSeq platform | Illumina | ||
| TURBO DNase | Invitrogen | AM2238 |
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