Summary

Chromatine Immunoprecipitation van lymfkliertest bruin vetweefsel

Published: November 21, 2018
doi:

Summary

Hier beschrijven we een protocol voor efficiënte chromatine immunoprecipitation (ChIP), gevolgd door high-throughput DNA sequentiebepaling (ChIP-seq) van bruin vetweefsel (BAT) geïsoleerd van een muis. Dit protocol is geschikt voor zowel mapping histone modificaties en genoom-brede lokalisatie van niet-Histon proteïnen van belang in vivoonderzoeken.

Abstract

Meest cellulaire processen worden gereguleerd door transcriptionele modulatie van de specifiek gen programma’s. Dergelijke modulatie wordt bereikt door de gecombineerde acties van een breed scala van transcriptiefactoren (TFs) en cofactoren bemiddelen transcriptionele activering of repressie via veranderingen in de structuur van de chromatine. Chromatine immunoprecipitation (ChIP) is een nuttige moleculaire biologie benadering van toewijzing histone modificaties en profiling transcriptie factoren/cofactoren binden aan DNA, waardoor een momentopname van de dynamische nucleaire veranderingen tijdens verschillende biologische processen.

Studeren transcriptionele verordening in adipeus weefsel, monsters die zijn afgeleid uit in vitro celculturen van vereeuwigd of primaire cellijnen zijn vaak favoriet in ChIP tests vanwege de overvloed van de grondstof en verminderde biologische variabiliteit. Deze modellen zijn echter een beperkte opname van de staat van de werkelijke chromatine in levende organismen. Dus, is er behoefte aan een kritische geoptimaliseerde protocollen op te voeren ChIP adipeus weefselmonsters afgeleid van diermodellen.

Hier beschrijven we een protocol voor efficiënte ChIP-seq van zowel histone modificaties en niet-Histon eiwitten in bruin vetweefsel (BAT) geïsoleerd van een muis. Het protocol is geoptimaliseerd voor het onderzoeken van genoom-brede lokalisatie van proteïnen van belang en epigenetische markers in de BAT, oftewel een morfologisch en fysiologisch verschillend weefsel onder vet depots.

Introduction

Terwijl het witte vetweefsel (WAT) is gespecialiseerd voor energieopslag, verdrijft bruin vetweefsel (BAT) energie in de vorm van warmte vanwege zijn vermogen om te zetten van koolhydraten en lipiden in thermische energie via mitochondriaal ontkoppelingseiwit1. Vanwege deze gespecialiseerde functie is het depot BAT vereist voor onderhoud van lichaamstemperatuur in fysiologische omstandigheden en in reactie op koude blootstelling. Terwijl gen expressie veranderingen tijdens BAT differentiatie en op thermogene stress zijn uitvoerig bestudeerd in vivo en in vitro, zijn de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan deze veranderingen meestal ontleed in vereeuwigd cellijnen en primaire pre-adipocytes, met uitzondering van verschillende in vivo onderzoek2,3,4,5.

Regulering van de specifiek gen expressie programma’s via transcriptionele verordening wordt bereikt door gecoördineerde veranderingen in chromatine structuur via verschillende transcriptie factoren en factoren samen acties. Chromatine immunoprecipitation (ChIP) is een waardevolle moleculaire biologie-aanpak voor onderzoek naar de aanwerving van deze factoren tot DNA en profilering van de bijbehorende wijzigingen in de chromatine landschap. Sleutelfactoren voor het welslagen van ChIP experimenten omvatten optimalisaties van crosslinking voorwaarden en schuintrekken consistentie van de chromatine gedurende verschillende monsters, beschikbaarheid van voldoende grondstof, en, vooral, de kwaliteit van de antilichamen. Bij het uitvoeren van ChIP uit hele weefsels, het is ook belangrijk om te overwegen de heterogeniteit van de monsters en optimaliseren van het protocol ter verbetering van de efficiëntie van isolatie van de kernen, met de laatste wordt een bijzonder gevoelige stap bij het werken met vetweefsel moet het verhoogde vetgehalte. In feite, moleculaire isolatie technieken uit hele obesitas depots worden bemoeilijkt door de aanwezigheid van hoge niveaus van triglyceriden, en protocollen moeten worden geoptimaliseerd om de verhoging van het bedrag van de chromatine isolatie. Ten slotte, als high-throughput sequencing wordt uitgevoerd na ChIP-DNA isolatie, de sequencing diepte is van cruciaal belang voor het bepalen van het aantal pieken die vol vertrouwen worden gedetecteerd.

Hier verwijzen we naar de arbeidsvoorwaarden en de algemene richtsnoeren voor de ChIP-seq experimenten aanbevolen door de ENCODE en modENCODE consortia6 voor beste praktijken, en richten we ons op een stapsgewijze beschrijving van een protocol dat is geoptimaliseerd voor ChIP-seq van BAT. Het beschreven protocol zorgt voor efficiënte isolatie van de chromatine van vetweefsel sequentiebepaling van het genoom-brede uitvoeren voor DNA-bindende factoren met welomschreven pieken evenals Histon merken met meer diffuus signalen.

Protocol

De stappen van de dierlijke behandeling van het protocol zijn door de Boston University’s institutionele Animal Care en gebruik Comité (IACUC) goedgekeurd. 1. dag 1: Dissectie en voorbereiding van BBT chromatine Immunoprecipitation (ChIP) Euthanaseren van muizen met behulp van een kooldioxide (CO2) kamer, en het uitvoeren van de dissectie onmiddellijk daarna. Spray muis bont met 70% ethanol voordat de incisie. Plaatst u de muisaanwijzer met de rug naar boven, daarna openg…

Representative Results

Figuur 1: ChIP validatie door qPCR. ChIP-qPCR analyse van vertegenwoordiger GPS2 target genen NDUFV1 (links) en TOMM20 (rechts) in de KNUPPEL van WT en GPS2-AKO muizen, relatieve veranderingen in het niveau van H3K9 methylation en GPS2 en Pol2 binding tonen. De staafdiagrammen vertegenwoordigen het steekproefgemiddelde van 3 replicatieonderzoeken met * p < 0,05 en ** p < …

Discussion

Het protocol beschreven hier vertegenwoordigt een waardevol instrument voor het uitvoeren van ChIP lymfkliertest weefsel, specifiek geoptimaliseerd voor bruin vetweefsel. Een van de grotere uitdagingen bij het uitvoeren van ChIP van weefsel is een voldoende aantal cellen herstellen tijdens de bereiding. Scheren van de VLEERMUIS met behulp van een weefsel homogenizer mixer in combinatie met RVS kralen in plaats van een canonieke glas stamper aanzienlijk vermindert het aantal cellen verloren wegens ongebroken weefsel. Bove…

Materials

Bullet Blender Tissue Homogenizer  Next Advence  BBX24
Stainless Steel Beads 3.2mm Diameter Next Advence  SSB32
Bioruptor Sonicator Diagenode
1.5 ml Micro Tube TPX Plastic  Diagenode C30010010-5
Complete-Protease inhibitor Roche  11836145001
Protein A Agarose Slurry  Invitrogen  101041
GPS2 antibody In house Rabbit polyclonal, Ct antibody (Cardamone et al., Mol Cell 2018)
Pol2 antibody  Diagenode C15100055
h3K9me3 antibody Millipore  05-1242
Fast Syber Green Master Mix Aplied Biosytem 4385612
ViiA7 Aplied Biosytem
TruSeq ChIP Library Preparation Kit Illumina  IP-202-1012
HiSeq 2000  Illumina 

Referências

  1. Cannon, B., Nedergaard, J. Brown adipose tissue: function and physiological significance. Physiological Reviews. , (2004).
  2. Cardamone, M. D., et al. Mitochondrial Retrograde Signaling in Mammals Is Mediated by the Transcriptional Cofactor GPS2 via Direct Mitochondria-to-Nucleus Translocation. Molecular Cell. 69, (2018).
  3. Emmett, M. J., et al. Histone deacetylase 3 prepares brown adipose tissue for acute thermogenic challenge. Nature. , (2017).
  4. Harms, M. J., et al. PRDM16 binds MED1 and controls chromatin architecture to determine a brown fat transcriptional program. Genes & Development. , (2015).
  5. Shapira, S. N., et al. EBF2 transcriptionally regulates brown adipogenesis via the histone reader DPF3 and the BAF chromatin remodeling complex. Genes & Development. , (2017).
  6. Landt, S. G., et al. ChIP-seq guidelines and practices of the ENCODE and modENCODE consortia. Genome Research. 22, 1813-1831 (2012).
  7. Liisberg Aune, U., Ruiz, L., Kajimura, S. Isolation and Differentiation of Stromal Vascular Cells to Beige/Brite Cells. Journal of Visualized Experiments. , e50191 (2013).
  8. Bolger, A. M., Lohse, M., Usadel, B. Trimmomatic: a flexible trimmer for Illumina sequence data. Bioinformatics. 30, 2114-2120 (2014).
  9. . Genome Browser Gateway Available from: https://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgGateway?db=mm10 (2018)
  10. Langmead, B., Salzberg, S. L. Fast gapped-read alignment with Bowtie 2. Nature Methods. , 357-359 (2012).
  11. Li, H., et al. The Sequence alignment/map (SAM) format and SAMtools. Bioinformatics. 25 (16), 2078-2079 (2009).
  12. Kharchenko, P. V., Tolstorukov, M. Y., Park, P. J. Design and analysis of ChIP-seq experiments for DNA-binding proteins. Nature Biotechnology. 26, 1351-1359 (2008).
  13. Carroll, T. S., Liang, Z., Salama, R., Stark, R., de Santiago, I. Impact of artifact removal on ChIP quality metrics in ChIP-seq and ChIP-exo data. Frontiers in Genetics. 5, 75 (2014).
  14. Ramírez, F., et al. deepTools2: A next Generation Web Server for Deep-Sequencing Data Analysis. Nucleic Acids Research. , (2016).
  15. Zhang, Y., et al. Model-based Analysis of ChIP-Seq (MACS). Genome Biology. 9, R137 (2008).
  16. ENCODE Project Consortium. An integrated encyclopedia of DNA elements in the human genome. Nature. 489 (7414), 57-74 (2012).
  17. Quinlan, A. R., Hall, I. M. BEDTools: a flexible suite of utilities for comparing genomic features. Bioinformatics. 26, 841-842 (2010).
  18. Li, Q., Brown, J. B., Huang, H., Bickel, P. J. Measuring reproducibility of high-throughput experiments. Annals of Applied Statistics. 5 (3), 1752-1779 (2011).
  19. . Irreproducible Discovery Rate (IDR) Available from: https://github.com/nboley/idr (2018)
  20. The Gene Ontology Consortium. Expansion of the Gene Ontology Knowledgebase and Resources. Nucleic Acids Research. 45, D331-D338 (2017).
  21. Ashburner, M., et al. Gene Ontology: tool for the unification of biology. Nature Genetics. 25, 25-29 (2000).
  22. Boeva, V. Analysis of Genomic Sequence Motifs for Deciphering Transcription Factor Binding and Transcriptional Regulation in Eukaryotic Cells. Frontiers in Genetics. 7, 24 (2016).
check_url/pt/58682?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Cardamone, M. D., Orofino, J., Labadorf, A., Perissi, V. Chromatin Immunoprecipitation of Murine Brown Adipose Tissue. J. Vis. Exp. (141), e58682, doi:10.3791/58682 (2018).

View Video