וזמינותו של כרומטין נגיש Transposase בשילוב עם תפוקה גבוהה רצף (האטא ק-seq) היא שיטה הגנום כולו לחשוף כרומטין נגיש. זהו פרוטוקול האטא ק-seq צעד אחר צעד, ממולקולרית לניתוח הסופי חישובית, אופטימיזציה עבור האדם לימפוציטים (Th1/Th2). פרוטוקול זה יכול להיות מאומץ על ידי חוקרים ללא ניסיון קודם בשיטות הדור הבא רצפי.
וזמינותו של כרומטין Transposase נגיש עם תפוקה גבוהה רצף (האטא ק-seq) היא שיטה לצורך זיהוי פתוח מחוזות כרומטין (נגיש). אזורים אלה מייצגים רגולטוריות DNA אלמנטים (למשל, היזמים, מוצרי טיפוח טבעיים, לוקוס שליטה אזורים, insulators) שעתוק אילו גורמים איגוד. מיפוי הנוף כרומטין נגיש היא גישה רב-עוצמה לרכיבים שיגורי רגולציה פעילה ברחבי הגנום. מידע זה משמש גישה לא משוחדת על גילוי הרשת של גורמי שעתוק הרלוונטיים ומנגנונים של הכרומטין המפקחים על תוכניות ביטוי גנים. האטא ק-seq היא חלופה חזקה ורגיש DNase אני ניתוח רגישות יתר בשילוב עם הדור הבא רצפי (DNase-seq) ובידוד פורמלדהיד בסיוע של אלמנטים רגולטוריות (שלהם-seq) לניתוח ברמת הגנום של כרומטין נגישות וכדי הרצף של נוקלאז רגיש micrococcal אתרים (MNase-seq) כדי לקבוע את מיקום נוקלאוזום. אנו מציגים פרוטוקול האטא ק-seq מפורט ממוטב עבור החיסון האנושית ראשי תאי CD4 + כלומר לימפוציטים (T helper 1 (Th1) ותאים Th2). פרוטוקול מקיף זה מתחיל עם תא הקציר, מתאר את ההליך מולקולרית של כרומטין tagmentation, הכנת הדוגמא עבור הדור הבא רצפי, ואז כולל גם שיקולים הבדיקות חישובית נהגה ושיטות לפרש את התוצאות. יתר על כן, כדי לחסוך זמן וכסף, הצגנו את אמצעי בקרה כדי להעריך את ספריית האטא ק-seq לפני רצף. חשוב, העקרונות שהוצגו פרוטוקול זה מאפשר שלה ההסתגלות אחרים תאים ראשי אנושיים של המערכת החיסונית, הלא-החיסון, שורות תאים. קווים מנחים אלה גם יהיה שימושי עבור מעבדות אשר אינם בקיאים בשיטות הדור הבא רצפי.
האטא ק-seq1,2 היא שיטה חזקה המאפשרת זיהוי של אזורים פתוחים כרומטין רגולטוריות3 והמיקום נוקלאוזום. מידע זה מוחל על אומדן משוער, זהות, והמיקום פעילותם של גורמי שעתוק. רגישות השיטה למדידת כמותיים בווריאציות הכרומטין מאפשר חקר הפעילות של כרומטין גורמים, כולל כרומטין remodelers מגבילים, כמו גם את הפעילות תעתיק של RNA פולימראז II1. ובכך האטא ק-seq מספק גישה רציונלית ובלתי עוצמה בפענוח מנגנוני המפקחים על תעתיק רגולציה בכל סוג התא של ריבית. אנו מתארים את העיבוד של האטא ק-seq תאי Th1 ו Th2 אדם ראשי.
ב האטא ק-seq, transposase Tn5 היפראקטיבי עמוסה מתאמים עבור הדור הבא רצפי (הגדרות) זוגות DNA פיצול עם תיוג של ה-DNA עם מתאמים (כלומר, תהליך “tagmentation”)1. בעקבות ה-PCR-הגברה, ספריות DNA שנוצר מוכנים עבור הדור הבא רצפי (איור 1). Tagmentation מועדף של כרומטין נגיש הוא זוהה על ידי הניתוח של העשרה המקומיים הקריאות רצף האטא ק-seq.
ניתוח ניסיוני קצר ואת הדרישה פחות חומר המוצא, ביחס שיטות אחרות למדידת כרומטין נגישות ומיקום nucleosomal כגון DNase-seq4, שלהם-seq5MNase-seq6, יש קידם את השימוש האטא ק-seq במערכות ביולוגיות מרובות, כולל תאים אנושיים ראשי1,7 דוגמאות קליניות8, וכן אורגניזמים חד־תאיות9, צמחים10, זבובי פירות11 , יונקים שונים12.
זהותו של שעתוק ניתן חשפו גורמים שמאוגדים לוקוסים נגיש על ידי ניתוח את העשרת של מוטיבים רצף שלהם מחייב או שילוב האטא ק-seq עם כרומטין immunoprecipitation (ChIP) ואחריו (רצפי DNA תפוקה גבוהה ChIP-seq). גישה זו איפשרה זיהוי גורמי שעתוק ספציפיים שושלת היוחסין חשוב hematopoiesis העכבר13. הטבע לא משוחד ואשר הכללית של האטא ק-seq מאפשר ללמוד הכונה אורגניזמים אשר ריאגנטים כגון נוגדנים לניתוח שבב אינם זמינים. לדוגמה, אבולוציונית וריאציות ב- cis-אזורים רגולטוריות זוהו על ידי לימוד הרכס העצבי הגולגולת תאים מן השימפנזים ובני14, וריאציות התפתחותית ברכיבי תקינה במהלך העכבר בתחילת מופרה15, שינויים בנוף תקינה במהלך מחזור החיים של חד־תאיות owzarzaki ג9, והתפתחות של היזמים, משפרי מעבר יונקים 20 מינים12.
האטא ק-seq היה גם אינסטרומנטלי למדידת כרומטין נגישות בתאים בודדים, ובכך לחשוף השתנות בתוך אוכלוסיות תאים, אשר בדרך כלל מתחמק מחקרים ברמת הגנום7,16. בנוסף, ניתן להשתמש האטא ק-seq ללמוד שינויים המתרחשים באזורים רגולטוריות DNA בתנאים מחלה, שבה מדגמים נדירים. לדוגמה, ניתן להשתמש האטא ק-seq ללמוד שינויים בנוף תקינה במהלך תחילת לוקמיה מיאלואידית חריפה (AML)17 או ראס-מונע oncogenesis11.
פרוטוקול האטא ק-seq המתוארים כאן כבר בהצלחה מועסקים לניתוח של כרומטין נגיש בתאים הראשי (Th1 אנושי, Th2 תאים, ותאי B) כמו גם שורות תאים בתרבית (תאי סרטן השד אנושי MCF10A ו- U261 גליובלסטומה תאים). החלת האטא ק-seq סוגי תאים אחרים עשויים לדרוש קצת אופטימיזציה פרוטוקול, במיוחד בשלב פירוק. אם הריכוז של דטרגנט ?…
The authors have nothing to disclose.
עבודה זו נתמכת על ידי הקרן הלאומית למדע (גרנט 748/14), מארי קירי אינטגרציה הענק (סיגריה) – האיחוד FP7-אנשים-20013-סיגריה-618763 ואני-ליבת התוכנית של תכנון, תקצוב הוועדה ושל קרן המדע ישראל להעניק מס 41/11.
50 mL tubes | Lumitron | LUM-CFT011500-P | Can be from other vendors. |
Microtubes | Axygen Inc | MCT-175-C | Can be from other vendors. |
25 mL serological pipettes | Corning Costar | 4489 | Can be from other vendors. |
Tissue culture flask | Lumitron | LUM-TCF-012-250-P | Can be from other vendors. |
Countes Automated Cell Counter | Invitrogen | C10227 | |
NucleoSpin Tissue | MACHEREY-NAGEL | 740952.5 | |
Peripheral blood mononuclear cells (PBMC) | ATCC | PCS800011 | Can be from other vendors. |
RPMI 1640 Medium | Biological Industries | 01-103-1A | Can be from other vendors. |
L-Glutamine Solution (200 mM) | Biological Industries | 03-020-1B | Can be from other vendors. |
Penicillin-Streptomycin | Biological Industries | 03-031-1B | Can be from other vendors. |
Fetal Bovine Serum (FBS), Heat Inactivated, European Grade | Biological Industries | 04-127-1 | Can be from other vendors. |
MACS CD4 microbeads, human | Miltenyi Biotec | 130-045-101 | |
MACS MS columns | Miltenyi Biotec | 130-042-201 | |
Anti-Human CD4 FITC | Biogems | 06121-50 | |
Mouse IgG1 Isotype Control FITC | Biogems | 44212-50 | |
Anti-Human CD3 (OKT3) | Tonbo biosciences | 40-0037 | |
Anti-Human CD28 SAFIRE Purified | Biogems | 10311-25 | |
Recombinant Human IL2 | Peprotech | 200-02 | |
Recombinant Human IL4 | Peprotech | 200-04 | |
Recombinant Human IL12 p70 | Peprotech | 200-12 | |
In Vivo Ready Anti-Human IL-4 (MP4-25D2) | Tonbo | 40-7048 | |
LEAF Purified anti-human IFN-γ | BioLegend | 506513 | |
NaCl, analytical grade | Carlo Erba | 479687 | Can be from other vendors. |
Magnesium chloride, Hexahydrate, molecular biology grade | Calbiochem | 442611 | Can be from other vendors. |
EDTA | MP Biomedicals | 800682 | Can be from other vendors. |
Tris, ultra pure, 99.9% pure | MP Biomedicals | 819620 | Can be from other vendors. |
NP-40 alternative (Nonylphenyl Polyethylene Glycol) | Calbiochem | 492016 | Can be from other vendors. |
Protease Inhibitors | Sigma | P2714 | this protease inhibitor coctail is a powder. To make 100 x solution dilute in 1 mL of molecular-biology grade water. |
Magnetic solid phase reverse immobilization beads: AMPure XP beads | Beckman | 63881 | |
PCR purification kit | HyLabs | EX-GP200 | Can be from other vendors. |
Nextera DNA Library Preparation Kit (TDE1 transposase and TD buffer) | Illumina | FC-121-1030 | |
NEBNext High-Fidelity 2 x PCR Master Mix | New England BioLabs | M0541 | |
NEBNext Q5 Hot Start HiFi PCR Master Mix | New England BioLabs | M0543 | |
SYBR Green I | Invitrogen | S7585 | |
CFX Connect Real-Time PCR Detection System | Bio-rad | 185-5200 | Can be from other vendors. |
CFX Manager Software | Bio-rad | 1845000 | |
master mix for qPCR: iTaq Universal SYBR Green Supermix | Bio-rad | 172-5124 | Can be from other vendors. |
Qubit fluorometer 2.0 | Invitrogen | Q32866 | |
Qubit dsDNA HS Assay Kit | Invitrogen | Q32854 | |
Magnet for eppendorf tubes | Invitrogen | 12321D | Can be from other vendors. |
Swing bucket cooling centrifuge with the buckets for 15 mL falcon tubes and eppendorf tubes | Thermo Scientific | 75004527 | Could be from other vendors. It is important that it has buckets for eppendorf tubes. |
Thermo-shaker | MRC | Can be from other vendors. | |
High Sensitivity D1000 ScreenTape | Agilent Technologies | 5067-5584 | |
High Sensitivity D1000 Reagents | Agilent Technologies | 5067-5585 | |
4200 TapeStation system | Agilent Technologies | G2991AA | Tape-based platform for electrophoresis |
High Sensitivity DNA kit | Agilent Technologies | 5067-4626 | Reagent for high-sensitivity TapeStation analysis |
Primer name and sequence | Company | ||
Ad1_noMX: 5'-AATGATACGGCGACCACCGAGA TCTACACTCGTCGGCAGCGTC AGATGTG-3' |
IDT | Ad1-noMx: 5'-P5 sequence-transposase sequence-3' | |
Ad2.1_TAAGGCGA: 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACGAG AT[TCGCCTTA]GTCTCGTGGGC TCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.1_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.2_CGTACTAG: 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACGAG AT[CTAGTACG]GTCTCGTGGGC TCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.2_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.3_AGGCAGAA: 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACGA GAT[TTCTGCCT]GTCTCGTGGGC TCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.3_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.4_TCCTGAGC: 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACGAG AT[GCTCAGGA]GTCTCGTGGGC TCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.4_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.5_GGACTCCT: 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACGA GAT[AGGAGTCC]GTCTCGTGGG CTCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.5_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.6_TAGGCATG: 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACGA GAT[CATGCCTA]GTCTCGTGGGC TCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.6_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.7_CTCTCTAC: 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACGA GAT[GTAGAGAG]GTCTCGTGGG CTCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.7_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.8_CAGAGAGG: 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACGA GAT[CCTCTCTG]GTCTCGTGGGC TCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.8_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.9_GCTACGCT: 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACGA GAT[AGCGTAGC]GTCTCGTGGGC TCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.9_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.10_CGAGGCTG: 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACG AGAT[CAGCCTCG]GTCTCGTGG GCTCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.10_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.11_AAGAGGCA: 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACG AGAT[TGCCTCTT]GTCTCGTGGG CTCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.11_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.12_GTAGAGGA: 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACG AGAT[TCCTCTAC]GTCTCGTGGG CTCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.12_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.13_GTCGTGAT: 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACGA GAT[ATCACGAC]GTCTCGTGGGC TCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.13_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.14_ACCACTGT: 5'- CAAGCAGAAGACGGCATACGA GAT[ACAGTGGT]GTCTCGTGGGC TCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.14_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.15_TGGATCTG: 5'- CAAGCAGAAGACGGCATACGA GAT[CAGATCCA]GTCTCGTGGGC TCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.15_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.16_CCGTTTGT: 5'- CAAGCAGAAGACGGCATACGA GAT[ACAAACGG]GTCTCGTGGGC TCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.16_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.17_TGCTGGGT: 5'- CAAGCAGAAGACGGCATACGA GAT[ACCCAGCA]GTCTCGTGGGC TCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.17_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.18_GAGGGGTT: 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACGA GAT[AACCCCTC]GTCTCGTGGGC TCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.18_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.19_AGGTTGGG: 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACGA GAT[CCCAACCT]GTCTCGTGGGC TCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.19_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.20_GTGTGGTG: 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACGA GAT[CACCACAC]GTCTCGTGGGC TCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.20_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.21_TGGGTTTC: 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACGA GAT[GAAACCCA]GTCTCGTGGGC TCGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.21_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.22_TGGTCACA: 5'- CAAGCAGAAGACGGCATACGA GAT[TGTGACCA]GTCTCGTGGGCT CGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.22_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.23_TTGACCCT: 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACGA GAT[AGGGTCAA]GTCTCGTGGGCT CGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.23_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
Ad2.24_CCACTCCT: 5'-CAAGCAGAAGACGGCATACGA GAT[AGGAGTGG]GTCTCGTGGGCT CGGAGATGT-3' |
IDT | Ad2.24_expected index sequence read: 5'-P7 sequence-[index sequence]-transposase sequence-3' | |
F1: 5'-CCTTTTTATTTGCCCATACACTC-3' | IDT | ||
R1: 5'-CCCAGATAGAAAGTTGGAGAGG-3' | IDT | ||
F2: 5'-TTGAGGGATGCCATAACAGTC-3' | IDT | ||
R2: 5'-CTGCTGAACAACATCCTTCAC-3' | IDT | ||
F3: 5'-GGTTTGCAGGTTGCGTTG-3' | IDT | ||
R3: 5'-AGAGGAATCTGGGAGTGACG-3' | IDT | ||
F4: 5'-TGCTCATTCCGTTTCCCTAC-3' | IDT | ||
R4: 5'-AGCCGGAAAGAAAGTTCCTG-3' | IDT |