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“狼牙棒”ChIP的那些酷炫新玩法

 作者:子非鱼(转载请注:解螺旋·医生科研助手)

DNA与蛋白质(尤其是转录因子TF)这对情侣在细胞核内总是腻腻歪歪,并时刻不停的秀恩爱,让人们猝不及防被塞了一把冷冷的狗粮。自然,其缠绵悱恻的状态也成功地引起科研屌丝中黄金单身狗的注意。俗话说,秀恩爱,死得快,半死不活用脚踹。因而,科研狗们以退为进,放出大招——染色质免疫共沉淀(ChIP)活活拆散了这对CP。

至于这棒打鸳鸯的狼牙大棒是如何锻造的,简单说来就是一部用“美人计”拆CP的“潜伏史”:先通过固定剂(甲醛/EGS/)将这对情侣套牢,再趁其麻痹大意之际破碎细胞,将其彻底曝光。谁成想超声波的花式吊打不仅没有拆散这对情侣(DNA碎成小片段),反倒显得他们情比金坚。最后只能使出杀手锏:让特定抗体以及偶联蛋白A/G的琼脂糖施展迷人的魅力诱惑其蛋白,来捕获“痴心不改”的DNA。随着蛋白质的潇洒离去(加热或酶解),“心如死灰”的DNA看破红尘后,洗心革面地投身到PCR、DNA芯片或测序等革命建设事业之中。(点击《染色质免疫共沉淀ChIP,生物界也有琅琊情》可查阅该过程的生动描述;《干货|三天征服高冷女神Chip记》可查阅该实验的具体详细流程)。

即便如此,科研单身狗们的心中仍不解恨,怀着一颗势必要拆散天下所有蛋白质-DNA情侣的心,玩命得对ChIP技术进行更新换代。因而,时至今日“狼牙棒”ChIP倒也具备了一些“酷炫拽”的新技能。

‍‍1‍:处理低量细胞的ChIP崭露头角


传统的ChIP往往需要使用大量的细胞(一百万甚至更多),但实际研究中的样本大多比较特殊,如肿瘤、组织活检样本、FFPE细胞(甲醛固定石蜡包埋)等,而在这种情况下想获得百万以上的细胞并不容易。

因而,研究者们不断优化自己的试剂盒,以便处理更小的样品量,并获得更好的结果。他们采取的策略大多是优化缓冲液,或者用磁珠取代多孔的琼脂糖。比如Active Motif公司的ChIP-IT® High Sensitivity kit可以处理低量细胞(1000个细胞)或低丰度蛋白(50,000个细胞),尤其是一些稀有转录因子。同时Kapa Biosystems公司的KAPA Hyper Prep Kit能利用ChIP生成的低量DNA(100 pg)构建测序文库。而EMD Millipore的Magna ChIP™ HiSens高灵敏度试剂盒,研究转录因子只需要十万细胞,研究组蛋白修饰只需要一万细胞

2:减少样本损失,用固态CHIP


传统ChIP通过偶联蛋白A/G的琼脂糖或磁性微珠来沉淀抗体-染色质复合物。PorvairSciences公司的Chromatrap®采用蛋白A/G偶联的BioVyon过滤装置,对抗体复合物进行捕获,整个过程无需磁珠。这种固态ChIP需要较少的起始样本,且因省去了传统液体处理过程可显著减少洗脱和移液步骤中的样本损失;同时也会大大缩短了ChIP所需的时间(从开始到结束只需要五个小时)。另外,固态ChIP不仅使产量提高25倍还可以兼容自动化工作流程。

3:鉴定目标蛋白,用反向CHIP


ChIP可以用来鉴定与指定蛋白相互作用的基因组区域。但是如果我们想要知道某个基因组片段的相关蛋白该怎么办呢?2013年大阪大学的Hodaka Fujii研发了一种新方法,并将其命名为enChIP(engineered DNA-binding molecule-mediated chromatinimmunoprecipitation)。

enChIP使用催化失活的CRISPR/Cas9系统和自定义的引导RNA,来特异性捕获指定基因组片段上的大分子(包括蛋白、RNA或DNA)。enChIP抗体靶标的不是特定蛋白,而是Cas9附带的多肽标签,因而可鉴定出与靶向DNA相关的任何蛋白、RNA或其他DNA。

传统ChIP是靶标特定蛋白,鉴定它所在的基因组位点,但enChIP则反其道而行之,靶标基因组区域然后鉴定谁结合在那里,以此方法研发的试剂盒可以检测染色质成环或者在CRISPR/Cas9研究中分析引导RNA的脱靶情况。

4:验证CHIP抗体有据可依了


在ChIP实验中,高质量的抗体是实验成功的关键所在。而使用已经验证的抗体无疑是一个不错的选择,比如Rockland公司提供的表观遗传学产品Epi-Plus™就是一系列已验证的抗体。另外,供应商一般会标明抗体是否做过ChIP验证,如Abcam公司提供有大约六百种ChIP验证抗体,Novus Biologicals公司拥有大约四百种,而Chromatrap公司最近也发布了自己的第一批抗体(九种)。

尽管很多公司都在不遗余力地测试自己的抗体,但是自己亲自验证一下抗体是比较明智的。因为ENCODE和modENCODE项目在验证检测转录因子和组蛋白修饰抗体时,发现抗体中只有“四分之一或五分之一”适用于ChIP,因而该项目负责人建议新抗体买来之后应该用供应商推荐的步骤和对照进行测试。

参考文献:1. Efficient isolation of specific genomic regions andidentification of associated proteins by engineered DNA-bindingmolecule-mediated chromatin immunoprecipitation (enChIP) using CRISPR[PMID:23942116]

2.ChIP-seq guidelines and practices of theENCODE and modENCODE consortia[PMID: 22955991]

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