Her beskriver vi en chromatin immunoprecipitation (ChIP) og ChIP-seq biblioteket forberedelse protokollen å generere globale epigenomic profiler fra lav-overflod kylling embryonale prøver.
Chromatin immunoprecipitation (ChIP) er en mye brukt teknikk for å kartlegge lokaliseringen av post-translationally endret histones, histone varianter, transkripsjonsfaktorer eller chromatin-modifisere enzymer i et gitt locus eller på en genomet-bred skala. Kombinasjonen av ChIP analyser med neste generasjons sekvensering (dvs. ChIP-Seq) er en effektiv tilnærming til å avdekke globalt genet regulatoriske nettverk og forbedre funksjonelle merknaden av genomer, spesielt av ikke-kodingen regulatoriske sekvenser. ChIP protokoller krever vanligvis store mengder mobilnettet materiale, dermed utelukker anvendelsen av denne metoden å undersøke sjeldne celletyper eller liten vev biopsier. For å gjøre ChIP analysen kompatibel med mengden biologisk materiale som vanligvis finnes i vivo under tidlig virveldyr embryogenesis, beskriver vi her en forenklet ChIP protokoll der antall trinn som kreves for å fullføre den analysen ble redusert for å unngå tap av prøven. Denne brikken protokollen har blitt brukt til å undersøke ulike histone endringer i ulike embryonale kylling og voksen mus vev med lav til middels cellen tallene (5 x 104 – 5 x 105 celler). Viktigere, denne protokollen er kompatibel med ChIP-seq-teknologi bruker standard bibliotek forberedelse metoder, gir global epigenomic kart i svært relevante embryonale vev.
Histone post-translational modifikasjoner er direkte involvert i ulike chromatin avhengig av prosesser, inkludert transkripsjon, replikering og DNA reparasjon1,2,3. Videre ulike histone modifikasjoner Vis positiv (f.eks H3K4me3 og H3K27ac) eller negative (f.eks H3K9me3 og H3K27me3) korrelasjoner med genuttrykk og kan bredt defineres som aktivering eller undertrykkende histone merker, henholdsvis2,3. Følgelig globale histone endring kart, også referert til som epigenomic kart, har dukket opp som kraftige og universell verktøy funksjonelt kommentere virveldyr genomer4,5. For eksempel distale regulatoriske sekvenser som enhancers kan bli identifisert basert på tilstedeværelsen av bestemte chromatin signaturer (f.eks aktive enhancers: H3K4me1 og H3K27ac), som skilles fra proksimale promoter regioner (f.eks aktive arrangører: H3K4me3)6,7,8. På den annen side, finnes gener med store celle identitet regulatoriske funksjoner vanligvis med bred chromatin domener merket med H3K4me3 eller H3K27me3, avhengig av transcriptionally aktiv eller inaktiv status for underliggende genene, henholdsvis9 ,10. Tilsvarende synes uttrykket av store celle identitet gener å styres ofte av flere og romlig gruppert enhancers (dvs. super enhancers), som kan identifiseres som bred H3K27ac-merket domener11.
Foreløpig genereres histone endringen kartene ved hjelp av ChIP-seq-teknologi, som i forhold til forrige metoder som ChIP-chip (ChIP koblet til microarrays) gir høyere oppløsning, færre gjenstander, mindre støy, større dekning og lavere koster12. Likevel, generering av epigenomic kart ved hjelp av ChIP-seq teknologi har iboende begrensninger mostly assosiert med kapasitet til å utføre ChIP i utvalgene av interesse. Tradisjonelle ChIP protokoller vanligvis kreves millioner av celler, som limit anvendelse av denne metoden til i vitro cellen linjer eller celler som kan lett bli isolert i vivo (f.eks blodceller). I de siste årene, har en rekke endret ChIP protokoller kompatibel med lav cellen tallene vært beskrevet13,14,15,16. Men disse protokollene er utviklet for å være sammen med neste generasjons sekvensering (dvs. ChIP-seq), og de bruker adhoc biblioteket forberedelse metoder13,14, 15 , 16.
Her vi beskrev en ChIP-protokoll som kan brukes til å undersøke histone endring profiler med lav til middels celle tall (5 x 104 – 5 x 105 celler) på enten valgte loci (dvs. ChIP-qPCR) eller globalt (dvs. ChIP-seq) (figur 1). Kombinert ChIP-seq teknologi, kan våre ChIP-protokollen brukes sammen med standard bibliotek forberedelse metoder, således gjør den bredt tilgjengelig for mange laboratorier10. Denne protokollen er brukt til å undersøke flere histone merker (f.eks H3K4me3, H3K27me3 og H3K27ac) i annen kylling embryonale vev (f.eks spinal medfødte (SNT), frontonasal prominences og epiblast). Men forventer vi at det skal være bredt aktuelt for andre organismer der biologisk og/eller klinisk relevante eksempler bare finnes i små mengder.
Epigenomic profilering av histone modifisering benytter ChIP-seq kan brukes til å forbedre funksjonelle merknaden av virveldyr genomer i ulike mobilnettet sammenhenger4,5,18. Disse epigenomic profiler kan brukes, blant annet for å identifisere enhancer elementer, definere regulatoriske delstaten enhancers (dvs. aktiv, primet og klar), og å definere store celle identitet regulatorer i forskjellige biologiske eller pat…
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne takker Jan Appel for hans utmerket kundestøtte under etableringen av denne protokollen. Arbeid i Rada-Iglesias laboratoriet støttes av CMMC intramural finansiering, DFG forskningsmidler (RA 2547/1-1, RA 2547/2-1 og TE 1007/3-1), UoC avanserte forskeren gruppe Grant og CECAD tilskudd.
Reagent | |||
BSA powder | Carl Roth | 3737.3 | |
Phosphate Saline buffer (PBS) | Sigma Aldrich | D8537 | |
Tris-HCL pH8.0 | Sigma Aldrich | T1503 | |
NaCl | Carl Roth | 3957.2 | |
EDTA | Carl Roth | 8043.2 | |
EGTA | Carl Roth | 3054.2 | |
Na-Deoxycholate | Sigma Aldrich | D6750-24 | |
N-lauroylsarcosine | Sigma Aldrich | 61743-25G | |
Hepes | Applichem | A3724,0250 | |
LiCl | Carl Roth | 3739.2 | |
NP-40 | Sigma Aldrich | I3021-100ml | |
SDS | Carl Roth | 1833 | |
Protein G/magnetic beads | Invitrogen | 1004D | |
37% Formaldehyde | Sigma Aldrich | 252549-1L | |
Glycine | |||
RNase | Peqlab | 12-RA-03 | |
Proteinase K | Sigma Aldrich | 46.35 E | |
Na-butyrate | Sigma Aldrich | SLB2659V | |
Proteinase inhibitor | Roche | 5892791001 | |
SYBRgreen Mix | biozym | 617004 | |
dH2O | Sigma Aldrich | W4502 | |
1Kb ladder | Thermofisher | SM1333 | |
Orange G | Sigma Alrich | 03756-25 | |
Agarose | Invitrogen | 16500-500 | |
0.25% Trypsin-EDTA (1X) | Gibco | 25200-072 | |
Octylphenol Ethoxylate (Triton X 100) | Roth | 3051.4 | |
DMEM (Dulbecco´s Modified Eagle Medium) | Gibco | 31331-028 | |
Gel loading tips Multiflex | A.Hartenstein | GS21 | |
qPCR Plates | Sarstedt | 721,985,202 | |
384 well | Sarstedt | 721,985,202 | |
1.5 mL tubes | Sarstedt | 72,706 | |
100-1000µl Filter tips | Sarstedt | 70,762,211 | |
2-20µl Filter tips | Sarstedt | 70,760,213 | |
2-200µl Filter tips | Sarstedt | 70,760,211 | |
0.5-10µl Filter tips | Sarstedt | 701,116,210 | |
H3K27me3 antibody | Active Motif | 39155 | |
H3K27ac antibody | Active Motif | 39133 | |
H3K4me3 antibody | Active Motif | 39159 | |
H3K4me2 antibody | Active Motif | 39141 | |
End Repair Mix | Illumina | FC-121-4001 | |
Paramagnetic beads | Beckman Coulter | A63881 | |
Resuspension buffer | Illumina | FC-121-4001 | |
A-Tailing Mix | Illumina | FC-121-4001 | |
Ligation Mix | Illumina | FC-121-4001 | |
RNA Adapter Indexes | Illumina | RS-122-2101 | |
Stop Ligation Buffer | Illumina | FC-121-4001 | |
PCR Primer Cocktail | Illumina | FC-121-4001 | |
Enhanced PCR Mix | Illumina | FC-121-4001 | |
Genomic DNA ladder | Agilent | 5067-5582 | |
Elution Buffer | Agilent | 19086 | |
Sample Buffer | Agilent | 5067-5582 | |
Library Quantification Kit | Kapa Biosystems | KK4835 – 07960204001 | |
Fertile chicken white eggs | LSL Rhein Main | KN: 15968 | |
Needle (Neoject) | A.Hartenstein | 10001 | |
Syringe (Ecoject 10ml) | Dispomed witt oHG | 21010 | |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Equipment | |||
Centrifuge | Hermle | Z 216 MK | |
Thermoshaker | ITABIS | MKR13 | |
Sonicator | Active Motive | EpiShear probe sonicator | |
Sonicator | Diagenode | Bioruptor Plus | |
Rotator | Stuart | SB3 | |
Variable volume (5–1,000 μl) pipettes | Eppendorf | N/A | |
Timer | Sigma | N/A | |
Magnetic holder | Thermo Fisher | DynaMag-2 12321D | |
Table spinner | Heathrow Scientific | Sprout | |
Mixer | LMS | VTX 3000L | |
Real-Time PCR Cycler | Roche | Light Cycler; Serial Nr.5662 | |
PCR Cycler | Applied Biosystems | Gene Amp PCR System 9700 | |
DNA and RNA quality control system | Agilent | Agilent 4200 TapeStation System | |
Forceps | Dumont | 5-Inox-H | |
Perforated spoon | World precision instruments | 501997 |