핵 건축의 소성 비 코딩 RNAs, DNA 메 틸 화, nucleosome 위치 뿐만 아니라 히스톤 구성 및 수정 등 동적 후 성적인 기계 장치에 의해 제어 됩니다. 여기는 재현할 싸고 간단 방식 chromatin 접근성의 결정을 허용 하는 Formaldehyde-Assisted 절연의 규제 요소 (시 키) 프로토콜에 설명 합니다.
Extracellular 신호, 즉, 조직 및 계보 특정 유전자 전사, 응답에 적절 한 유전자 발현은 비판적 chromatin 조직의 높은 정의 상태에 따라 달라 집니다. 핵의 동적 아키텍처는 여러 메커니즘에 의해 제어 됩니다 고 transcriptional 출력 프로그램 모양. 그것은, 따라서, 선호 독립적인 실험 가변성의 잠재적으로 혼동 원천이 될 수 있는 항 체에서 신뢰할 수 있는 패션에 로커 스 특정 chromatin 접근을 결정 하는 것이 중요. 다양 한 방법으로, Formaldehyde-Assisted 절연의 규제 요소 (시 키) 분석 결과 포함 하 여 셀의 상대적으로 낮은 수에서 일반 chromatin 접근성의 결심을 허용 하는 chromatin 접근성을 측정할 수 있습니다. 여기는 낮은 단백질 인 게놈 영역, 신뢰할 수 있는, 간단 하 고 빠른 식별 수 있는 시 키 프로토콜에 설명 합니다. 이 방법에서는 DNA covalently 교차 결합 시키는 대리인으로 포름알데히드를 사용 하 여 염색 질 단백질에 바인딩된 이며 작은 조각에 전단. 무료 DNA 이후에 페 놀: 클로 프롬 적 출을 사용 하 여 농축입니다. 무료 DNA의 비율 정량적 중 합 효소 연쇄 반응 (정량) 또는 전체 DNA를 나타내는 컨트롤 샘플에 비해 DNA 시퀀싱 (DNA-seq)에 의해 결정 됩니다. 패자 chromatin 구조와 지역 무료 DNA 샘플, 낮은 chromatin 압축 게놈 영역 식별 되므로 농축 됩니다.
진 핵 세포의 게놈 DNA는 단단히 nucleosomes 제거 하거나 DNA와 다른 단백질의 상호 작용을 허용 하기 위하여 개조 하는으로 포장 됩니다. 유전자의 transcriptional 활성화 일반적으로 이끌어 낸다1+ 1 nucleosome 특히, nucleosomal 구조의 더 오픈 구성 RNA 중 합 효소에 의해 전사를 촉진 하기 위하여. 또한, 발기인, 증강 등의 규제 지역 chromatin 한정자 또는 녹음 방송 요인2와 상호 작용 수 있도록 그들의 chromatin 접근성에서 동적인 변화를 겪는 다. 몇 가지 방법은 이러한 nucleosome 무료 영역을 식별 하기 위해 개발 되었습니다. 이들은 DNase 같은 nucleases에 감도 나3 또는 micrococcal nuclease4그것은 하지 단단히 감싸 nucleosomes 때 DNA만 액세스할 수 있습니다. 오픈 chromatin 또는 무료 DNA의 식별을 위한 다른 방법을 포함 retrotransposable 요소 (ATAC 염색 질 Transposase 액세스할 수에 대 한 분석 결과)의 중재 하는 transposase 통합5또는 chromatin immunoprecipitation (칩)을 사용 하 여 히스톤에 대 한 항 체 넘어갈 방법은 DNA를 도달 하는 효소의 용량 또는 특정 단백질에 항 체의 바인딩을에 기반 하지 않은 하지만 페 놀: 클로 프롬 추출6,7nucleosome 무료 지역 정화에 의존 하는 대신. 이 방법에서는, DNA chromatin 단백질 covalently 가교 에이전트 포 름 알 데히드에 의해 바인딩되어 고 쥡니다에 의해 작은 조각 나중 전단. 그러나 DNA 영역 또는 몇 nucleosomes 거의 비슷하게 가교 된 DNA/단백질 복합물 해야한다 단단히 포장된 chromatin 지역 풍부한 DNA/단백질 crosslinks, 있을 것 이다. 페 놀: 클로 프롬 추출 정화를 비-가교 된 단백질을 DNA 가교 된 동안 수성 단계에서 무료 DNA 유기 페 놀 단계 또는 단백질 함께 수성 유기 interphase 캡처 수 있습니다. 총 DNA 샘플의 기준에 비해이 무료 DNA의 정량화 chromatin 무료 지역 식별 수 있습니다. 넘어갈 메서드를 사용 하면 여기에 설명 된 대로 개별 게놈 지역 특성에 대 한 사용할 수 있지만 다른 모델8 에 설명 된 대로 깊은 시퀀싱을 결합 하면 게놈 넓은 chromatin 접근성의 식별에 적합 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13. 시 키-seq와 ATAC seq 같은 다른 방법에 의해 얻은 결과 크게14를 중복. 넘어갈 방법은 매우 강력, 저렴 한, 그리고 nucleosome 무료 영역을 식별 하는 방법을 수행 하기 쉬운. 다른 메서드와 달리 nucleases (DNase seq, MNase-seq) 또는 transposases (ATAC-seq)에 필요한 소화의 적절 한 수준을 결정 하는 시범 실험을 필요 하지 않습니다 그것과 최근 검토15에서 자세히 설명. 조정 해야 하는 유일한 매개 변수는 쥡니다 조건 및 어떤 경우에 고정 시간 있습니다. 이 문서에서는 간단한 프로토콜을 개요로 그림 1 에 표시 되 고 그는 sonicator 이외의 어떤 특별 한 장비를 필요 하지 않습니다 설명 합니다. 프로토콜은 합리적으로 짧은 시간에 수행할 수 있습니다 그리고 다양 한 1 차 셀 마우스 간16에서 얻은 폐 세포11 에서 배열 하는 다른 세포 유형 chromatin 내게 필요한 옵션을 테스트 하는 쉽고 안정적인 방법 시 키 게.
넘어갈은 nucleosome 무료 지역 식별 수 있도록 강력 하 고 저렴 한 방법입니다. 그것은 nucleosomes를 감싸 DNA는 히스톤에 가교 된 수 쉽게 원칙을 기반으로 합니다. 페 놀: 클로 프롬 적 출 그리고 interphase (그림 1)에서 어느 정도 낮은 페 놀 단계에서 발견 되는 단백질 바인딩 DNA에서 비 가교 화와 단백질 없는 DNA 파편을 분리 하는 데 사용 됩니다. 따라서, nucleosome 무료 지역 무료 DNA의 분수에서 overrepresented 수성 단계에 있습니다. 간행물의 수 시 키 방법23,24,25,26, 여기에 설명 된 절차를 보완 하기 위해 상담 될 수 있는 상세한 프로토콜을 설명 합니다.
마찬가지로 염색 질 구조를 결정 하는 데 사용 하는 다른 방법에 넘어갈 메서드 또한 비판적으로 달려 있다 DNA의 최적의 전단. 조각을 너무 긴 경우에, 어떤 nucleosome 무료 지역 인접 chromatin 바인딩된 DNA에 의해 마스크 됩니다. 조각이 너무 작은 경우, 정량 또는 깊은 시퀀싱에 의해 검출 매우 어려워집니다. 이러한 이유로, DNA의 쥡니다 제어 하 고 조각 주위를 얻기 위해 최적화 해야 하는 중요 한 매개 변수는 1-2 nucleosomes (그림 4)를 대표 하는 200-300 bp 길이.
최종 결과 영향을 미칠 수 있는 다른 매개 변수는 샘플의 가교 이다. 여기에 설명 된 고정 절차는 대부분 세포 라인에 대 한 유효, 비록 연구원 해야 합니다 신중 하 게 연구, 특정 샘플에 대 한이 단계 특히 사용할 때 평가 조직, 어디 긴 고정 시간을 허용 해야 할 수도 있습니다는 모든 조직 샘플에서 세포를 도달 하는 포름알데히드.
다른 메서드와 달리 DNase 같은 또는 micrococcal nuclease 과민성, 칩, 또는 ATAC, 시 키에 의존 하지 않는 효소 활동 또는 특정 항 체, 그리고 따라서 그것은 적정 또는 반응 조건의 최적화 필요 하지 않습니다. 이것은 시 키 염색 질 chromatin 필드에서 조금 경험을 가진 실험실에 대 한 내게 필요한 옵션을 측정 하는 이상적인 방법 있습니다. 또한, 파일럿 실험만 DNA 전단 단계와 가교 시간을 최적화 하는 데 필요한 필요한 경우.
메서드를 처음 개발한 것 효 모6, 하지만 그것은 또한 포유류 세포에 확장 되었습니다. Chromatin의 게놈 넓은 특성을 수 있도록 깊은 시퀀싱 시 키 방법으로 정화 하는 DNA는 사용할 수 있습니다. 이것은 이미 연구8,9,10,11,12,13,,1927, 의 수에 유용한 입증 28.
시 키-seq 실험 결과 차이가 발생 하지만 큰 오버랩 DNase-seq14, 등 다른 방법으로 얻은 결과 표시. 이 예를 들면 편안한 또는 리 모델링 nucleosomes 여전히 DNase에 의해 분열을 방해 수 방법론 차이, 이러한 DNA 영역 DNA/단백질 crosslinks를 생산 하는 경향이 덜 될 것 이라고 따라서 결정으로 nucleosome 무료 시 키9를 사용 하 여 영역입니다. 또한, 비 히스톤 단백질 RNA polymerases와 같은 또는 epigenetic 마크 리더 단백질의 존재 수 DNA/단백질 crosslinks 되며 따라서 넘어갈 실험에서 단백질 포장 영역으로 해석 될 것 이다. 이러한 한계는 chromatin 상태, 따라서 포괄적인 통찰력을 얻기 위해 다른 방법의 조합을 사용 하는 필요를 제기의 결정에 사용 되는 모든 방법에.
The authors have nothing to disclose.
저자는 친절 하 게 공유 쥡니다 장치에 대 한 Tilman Borggrefe (Giessen의 대학)를 감사 하 고 싶습니다. M.L.S.에서 일 도이치 가운데 (SCHM 1417/8-3), SFB/TRR81, SFB1021, SFB1213, 우수 클러스터 심장-폐 시스템 (ECCPS, 147/2 실), 독일 Krebshilfe (111447)와 IMPRS HLR 프로그램에서 교부 금에 의해 지원 됩니다. 최대 Planck 학회.
Phenol:chloroform:isoamyl alcohol 25:24:1 | Carl Roth | A156.1 | |
Glycogen, 20 mg/ml | Thermo Fisher | R0561 | |
ABsolute QPCR Mix, SYBR-Green, Rox | Thermo Fisher | AB1162B | |
Proteinase K, 20 mg/ml | Thermo Fisher | EO0491 | |
RNase A, 10 mg/ml | Thermo Fisher | EN0531 | |
Leupeptin | Sigma | L8511 | |
Aprotinin | Sigma | A1603 | |
Phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) | Sigma | 78830 | |
milliTUBE 1 ml AFA Fiber | Covaris | 520130 | |
Holder milliTUBE 1ml | Covaris | 500371 | |
Covaris S220 Focused-ultrasonicator | Covaris | ||
StepOnePlus Real-Time PCR System | Applied Biosistems | 4376600 |