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ChIP技術的應用

發布日期:2012-12-10  瀏覽次數:5898  

ChIP技術的應用

  • 一.染色質免疫沉淀-測序(ChIP-Seq)
  • 將ChIP與第二代測序技術相結合的ChIP-Seq 技術,能夠高效地在全基因組范圍內檢測與組蛋白、轉錄因子等互作的DNA 區段。ChIP-Seq 的原理是:首先通過染色質免疫共沉淀技術(ChIP)特異性地富集目的蛋白結合的DNA 片段,并對其進行純化與文庫構建;然后對富集得到的DNA 片段進行高通量測序。研究人員通過將獲得的數百萬條序列標簽精確定位到基因組上,從而獲得全基因組范圍內與組蛋白、轉錄因子等互作的DNA 區段信息。
  • 技術路線
  • 實驗流程示意圖
    生物信息分析流程示意圖
  • 研究內容
    1. 1.測序
    2. 對客戶提供的ChIP 樣品(如果有陰陽參啟動子區域或DNA 序列的)進行定量檢測,檢測合格后進行測序文庫構建、DNA 成簇(Cluster generation)擴增、高通量測序。
    3. 2.基本數據分析
    4. 數據產出統計:對測序結果進行圖像識別(Base calling),去除污染及接頭序列;統計結果包括:測定的序列(Reads)長度、Reads 數量、數據產量。
    5. 3.高級數據分析
    6. 標準高級數據分析內容包括:
    7. (1)ChIP-Seq 序列與參考序列比對;
    8. (2)Peak calling:統計樣品Peak 信息(峰檢測及計數、平均峰長度、峰長中位數);
    9. (3)統計樣品Uniquely mapped reads 在基因上、基因間區的分布情況及覆蓋深度;
    10. (4)給出每個樣品Peak 關聯基因列表及GO 功能注釋;
    11. (5)在多個樣品間,對與Peak 關聯基因做差異分析。
  • 應用領域
    1. 由于ChIP-Seq 的數據是DNA 測序的結果,為研究者提供了進一步深度挖掘生物信息的資源,研究者可以在以下幾方面展開研究:
    2. (1)判斷DNA 鏈的某一特定位置會出現何種組蛋白修飾;
    3. (2)檢測RNA polymerase II 及其它反式因子在基因組上結合位點的精確定位;
    4. (3)研究組蛋白共價修飾與基因表達的關系;
    5. (4)CTCF 轉錄因子研究。
  • 二.Chip-Chip技術
  • 目前,隨著人類基因組測序工作的基本完成,研究目的蛋白和整個基因組的相互作用逐漸成為研究的熱點。由于基因組中的信息量非常大,常規方法通常無法滿足科研的需要。近年來發展起來的ChIP-chip技術將基因組DNA芯片(chip)技術與染色質免疫沉淀技術(ChIP)相結合,為研究目的蛋白與整個基因組相互作用提供了可能。ChIP-chip 技術通過標記染色質免疫沉淀富集的DNA片段,和另一個被標記不同探針的對照組樣品一起,與DNA芯片雜交,再利用各種生物信息學方法對收集到的信號進行分析,具體的實驗步驟請參考Dr. Richard Young在Nature Protocols上的文章[1]。ChIP-chip技術已經被廣泛應用于研究轉錄因子在整個基因組中的信號網絡[2,3,4],染色質修飾機制在基因組中的調控[5, 6],DNA的復制,修復以及修飾[7, 8],基因的轉錄與核運輸[9, 10, 11]等諸多方面。
    Chip-Chip與Chip-Seq的比較
  • 三.ChIP re ChIP方法
  • 染色質免疫沉淀技術還可用于分析兩種蛋白共同結合的DNA序列,即ChIP reChIP方法。ChIP reChIP是在第一次ChIP的基礎上不解交聯,而繼續進行另一個目的蛋白的免疫沉淀,從而得到與兩種目的蛋白都結合的DNA序列。值得注意的是,因為通過兩次免疫沉淀富集的DNA量比較少,所以在分析時通常要把多次免疫沉淀的DNA濃縮后再進行操作。
  • 參考文獻
    1. 1.Lee T. I., Johnstone S.E., Young R.A., Chromatin immunoprecipitation and microarray-based analysis of protein location. Nat. Protocols, 1, 729-747, 2006.
    2. 2.Nal B., Mohr E., Ferrier P.. Location analysis of DNA-bound proteins at the whole-genome level: untangling transcriptional regulatory networks. Bioessays 23, 473-476, 2001.
    3. 3.Hanlon S.E., Lieb J.D.. Progress and challenges in profiling the dynamics of chromatin and transcription factor binding with DNA microarrays. Curr. Opin. Genet. Dev. 14, 697-705, 2004.
    4. 4.Banerjee N., Zhang M.Q.. Identifying cooperativity among transcription factors controlling the cell cycle in yeast. Nucleic Acids Res., 31; 7024-7031, 2003.
    5. 5.Carter N.P., Vetrie D.. Applications of genomic microarrays to explore human chromosome structure and function. Hum. Mol. Genet. 13 (Spec No 2), R297-R302, 2004.
    6. 6.Van Steensel B., Henikoff S.. Epigenetic profiling using microarrays. Biotechniques, 35, 346-357, 2003.
    7. 7.MacAlpine D.M., Bell S.P.. A genomic view of eukaryotic DNA replication. Chromosome Res., 13, 309-326, 2005.
    8. 8.Woodfine K., Carter N.P., Dunham I., Fiegler H.. Investigating chromosome organization with genomic microarrays. Chromosome Res., 13, 249-257, 2005.
    9. 9.Lei E.P., Krebber H., Silver P.A.. Messenger RNAs are recruited for nuclear export during transcription. Genes. Dev., 15, 1771-1782, 2001.
    10. 10.Ishii K., Arib G., Lin C., Van Houwe G., Laemmi U.K.. Chromatin boundaries in budding yeast: the nuclear pore connection. Cell, 109, 551-562, 2002.
    11. 11.Rodriguez-Navarro S. et al. Sus1, a functional component of the SAGA histone acetylase complex and the nuclear pore-associated mRNA export machinery. Cell, 116, 75-86, 2004.
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