Zum Anzeigen dieser Inhalte ist ein JoVE-Abonnement erforderlich. Melden Sie sich an oder starten Sie Ihre kostenlose Testversion.
Hier präsentieren wir ein Protokoll, um eine Probe für Transposase zugänglichen Chromatin Sequenzierung (ATAC-Seq) auf aktivierten CD4 + menschlichen Lymphozyten durchführen. Das Protokoll wurde modifiziert, um Kontamination mitochondriale DNA liest von 50 % auf 3 % durch die Einführung eines neuen Lyse-Puffers zu minimieren.
ATAC-Seq ist eine weit verbreitete Methode in der Studie der Epigenetik aufgrund seiner schnellen und einfachen Ansatz zur Kartierung genomweite zugänglich Chromatin geworden. In diesem Beitrag präsentieren wir eine verbesserte ATAC-Seq-Protokoll, die reduziert die mitochondriale DNA liest verunreinigen. Während frühere ATAC-Seq-Protokolle mit gekämpft haben liest durchschnittlich 50 % Verunreinigung mitochondrialen DNA, der optimierte Lyse Puffer eingeführt, die in diesem Protokoll mitochondriale DNA-Kontaminationen auf durchschnittlich 3 % reduziert. Diese verbesserte ATAC-Seq-Protokoll ermöglicht eine in der Nähe von 50 % Senkung der Sequenzierung Kosten. Wir zeigen wie diese qualitativ hochwertigen ATAC-Seq-Bibliotheken aus aktivierten CD4 + Lymphozyten, zubereiten können Schritt für Schritt Anleitungen von CD4 +-Lymphozyten isoliert von Vollblut durch Datenanalyse. Dieses verbesserte ATAC-Seq-Protokoll wird in einer Vielzahl von Zelltypen validiert wurde und von unmittelbaren Nutzen für Forscher Chromatin Zugänglichkeit.
Der Test für Transposase zugänglichen Chromatin Sequenzierung (ATAC-Seq) ist schnell die führende Methode zur Abfrage von Chromatin Architektur geworden. ATAC-Seq erkennen Regionen zugänglich Chromatin durch den Prozess der Tagmentation, die Fragmentierung und tagging von DNA durch das gleiche Enzym, um Bibliotheken zu produzieren, mit denen Sequenzierung Chromatin Erreichbarkeit über eine gesamte Genom ermitteln kann. Dieser Tagmentation Prozess wird durch die hyperaktiven Tn5 Transposase vermittelt nur offene Regionen des Chromatins aufgrund nucleosomic sterische Behinderung schneidet. Wie schneidet, fügt die Tn5 Transposase auch Sequenzierung Adapter, die eine schnelle Bibliotheksbau von PCR und Sequenzierung der nächsten Generation von genomweiten zugänglich Chromatin1,2ermöglichen.
ATAC-Seq geworden ist die bevorzugte Methode zur Bestimmung der Regionen von Chromatin Zugänglichkeit aufgrund der relativ einfachen und schnellen Protokoll, Qualität und Auswahl an Informationen, die aus seiner Ergebnisse und geringe Menge an Ausgangsmaterial benötigt ermittelt werden kann. Im Vergleich zu DNase-Seq3 (die Maßnahmen auch genomweite Chromatin Zugänglichkeit), MNase-Seq-4 (Das Nukleosom Positionen in offenen Genom Regionen bestimmt), und die Formaldehyd-vermittelten Jahrmarkt-Seq5, ATAC-Seq ist schneller, billiger und mehr reproduzierbare1. Es ist auch empfindlicher, arbeiten mit Ausgangsmaterial mit nur 500 Kerne, im Vergleich zu den 50 Millionen Kerne für DNase-Seq3erforderlich. ATAC-Seq hat auch die Möglichkeit, weitere Informationen zur Chromatin Architektur als andere Methoden, einschließlich Regionen Transkription Faktor Bindung, Nukleosom Positionierung und offene Chromatin Regionen1enthalten. Effektive, einzellige ATAC-Seq-Protokolle wurden validiert, Bereitstellung von Informationen über Chromatin Architektur an die einzelligen Ebene6,-7.
ATAC-Seq wurde zur Chromatin Architektur in einem breiten Spektrum von Forschung und Zellen-Typen, einschließlich Pflanzen8, Menschen9und viele andere Organismen zu charakterisieren. Es hat auch bei der Ermittlung der epigenetischen Regulation von Krankheit Staaten7kritisiert. Das am weitesten verbreitete ATAC-Seq-Protokoll enthält jedoch die Hauptbeeinträchtigung von Kontamination Sequenzierung liest aus der mitochondrialen DNA. In einigen Datensätzen kann dieser Verschmutzungsgrad so hoch wie 60 % der Sequenzierung Ergebnisse1. Es gibt eine konzertierte Anstrengung im Bereich dieser kontaminierenden mitochondriale liest zu senken, um für den effizienteren Einsatz von ATAC-Seq7,10,11ermöglichen. Hier präsentieren wir eine verbesserte ATAC-Seq-Protokoll, die die mitochondriale DNA Kontamination auf nur 3 % reduziert, so dass rund 50 % Ermäßigung in Sequenzierung Kosten10. Dies wird ermöglicht durch einen optimierten Prozess der CD4 + Lymphozyten isoliert und Aktivierung und eine verbesserte Lyse Puffer, kritische mitochondriale DNA-Kontamination zu minimieren.
Dieses ModifiedATAC-Seq-Protokoll wurde mit einer breiten Palette von Primärzellen, einschließlich Menschenblut primäre peripheren mononukleären Zellen (PBMCs)10, menschliche primäre Monozyten und Maus dendritischen Zellen (unveröffentlicht) validiert. Es wird auch erfolgreich eingesetzt, Melanom-Zelllinien in einem gruppierten regelmäßig dazwischen kurze palindromische Wiederholungen (CRISPR) Bildschirm des nicht-kodierenden Elemente11zu befragen. Darüber hinaus bietet das Daten-Analyse-Paket in diesem Protokoll beschrieben und auf GitHub neue und erfahrene Forscher mit Werkzeugen zur Analyse ATAC-Seq-Daten. ATAC-Seq ist die effektivste Assay Chromatin Erreichbarkeit über eine gesamte Genom zuordnen, und Änderungen an bestehenden Protokolls, die hier vorgestellt werden erlauben Forschern, qualitativ hochwertige Daten mit niedrigen mitochondriale DNA-Kontaminationen zu produzieren, Sequenzierung Kostenreduzierung und Verbesserung der ATAC-Seq-Durchsatz.
Dieses verbesserte Protokoll enthält detaillierte Anweisungen für die Durchführung von ATAC-Seq der CD4 + Lymphozyten, aus dem Ausgangsmaterial von Vollblut durch Datenanalyse (Abbildung 1).
1. Isolierung der CD4 + T-Zellen aus dem Vollblut
Hinweis: Das Ausgangsmaterial für dieses Protokoll ist 15 mL frischem Vollblut mittels standard-Verfahren, so dass die Quelle des Ausgangsmaterials zu selektierenden basiert auf Forschungsanforderungen erhoben. Skalieren Sie das Protokoll nach Bedarf. Wärmen Sie Phosphat gepufferte Kochsalzlösung (PBS) + 2 % fetalen Kälberserum (FCS) auf Raumtemperatur (RT vor) und passen Sie die Zentrifuge zu RT vor Beginn der CD4 + T Zelle Bereicherung Verfahren.
2. Aktivieren Sie und reinigen Sie der CD4 + T-Zellen
Hinweis: Diese schnelle Protokoll für die Aktivierung und Reinigung von CD4 + T-Zellen nur verlangt, 48 h und führt zu 95 % lebensfähig, CD4 + T-Zellen aktiviert. Kühlen Sie die Zentrifuge bis 4 ° C ab, bevor Sie Anfang des Protokolls.
(3) ATAC-seq
Hinweis: In diesem Schritt werden Kerne isoliert von aktivierten CD4 + T-Zellen für ATAC-seq. In diesem Protokoll verwendeten Lyse-Puffer wurde verbessert, um sanfter auf die Kerne, was zu einer effizienteren Verdauung und höhere Qualität der Ergebnisse. Alle Zentrifugation Schritte in Abschnitt 3 sind mit einer festen Winkel Zentrifuge gepflegt bei 4 ° c durchgeführt. Kühlen Sie die Zentrifuge vor Beginn Protokoll.
(4) ATAC-Seq-Bibliothek-Qualitätsanalyse
Hinweis: Es ist wichtig, die Qualität und Quantität der ATAC-Seq-Bibliotheken vor der Sequenzierung der nächsten Generation zu validieren. Die Qualität und Quantität der Bibliotheken sollten mit handelsüblichen Kits (siehe Tabelle der Materialien) bewertet werden.
(5) die Sequenzierung und Analyse von Daten
Hinweis: Diese Analyse Pipeline ermöglicht es Benutzern, kontrollieren die Qualität der Lesevorgänge mapping-Verfahren, Koordinaten für experimentelles Design anpassen und nachgelagerte Analyse Gipfel fordern. Im folgenden werden die Befehle Linien und Erklärung der Ausführung. Das Daten-Analyse-Paket ist verfügbar (https://github.com/s18692001/bulk_ATAC_seq).
Von 15 mL frischem Vollblut erzeugt dieses Protokoll einen Durchschnitt von 1 Million CD4 + T-Zellen. Diese können für eine spätere Bearbeitung eingefroren oder sofort verwendet werden. Lebensfähigkeit der CD4 + T-Zellen, frisch oder aufgetaut, wurde konsequent > 95 %. Diese Methode der CD4 + T Zelle Isolierung sorgt für Flexibilität im Material und Sammlung Quellzeit. Dieses verbesserte ATAC-Seq-Protokoll produziert eine endgültige Bibliothek von mehr als 1 ng/µL für die Sequenz...
Das modifizierte ATAC-Seq-Protokoll in diesem Artikel vorgestellten liefert reproduzierbare Ergebnisse mit minimalen mitochondriale DNA-Kontaminationen. Das Protokoll wurde erfolgreich zur Chromatin Architektur des menschlichen primäre PBMCs10, menschlichen Monozyten, dendritische Mauszellen (unveröffentlicht) zu charakterisieren, und kultivierten Melanom Zelle Linien11. Wir erwarten diese verbesserte Lyse Zustand hat das Potenzial, für andere Zelltypen sowie zu arbeiten...
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Wir danken Atsede Siba für technischen Support. C.S.C wird unterstützt von NIH Grant 1R61DA047032.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1X PBS, Sterile | Gibco | 10010023 | Can use other comparable products. |
5810/5810 R Swing Bucket Refrigerated Centrifuge with 50 mL, 15 mL, and 1.5 mL Tube Buckets | Eppendorf | 22625501 | Can use other comparable products. |
96 Well Round Bottom Plate | Thermo Scientific | 163320 | Can use other comparable products. |
Agilent 4200 Tape Station System | Agilent | G2991AA | Suggested for quality assessment. |
Cryotubes | Thermo Scientific | 374081 | Can use other comparable products. |
DMSO | Sigma | D8418 | Can use other comparable products. |
Dynabeads Human T-Activator CD3/CD28 | Invitrogen Life Technologies | 11131D | Critical Component |
Dynabeads Untouched Human CD4 T Cells Kit | Invitrogen Life Technologies | 11346D | Critical Component |
Dynamagnet | Invitrogen Life Technologies | 12321D | Critical Component |
FCS | Gemini Bio Products | 100-500 | Can use other comparable products. |
High Sensitivity DNA Kit | Agilent | 50674626 | Suggested for quality assessment. |
Magnesium Chloride, Hexahydrate, Molecular Biology Grade | Sigma | M2393 | Can use other comparable products. |
MinElute PCR Purification Kit (Buffer PB, Buffer PE, Elution Buffer) | Qiagen | 28004 | Critical Component |
Mr. Frosty | Thermo Scientific | 5100-0001 | Can use other comparable products. |
NaCl, Molecular Biology Grade | Sigma | S3014 | Can use other comparable products. |
NEBNext High Fidelity 2X PCR Master Mix | New England BioLabs | M0541 | Critical Component |
Nextera DNA Library Preparation Kit (2X TD Buffer, Tn5 Enzyme) | Illumina | FC1211030 | Critical Component |
Nuclease Free Sterile dH20 | Gibco | 10977015 | Can use other comparable products. |
Polysorbate 20 (Tween20) | Sigma | P9416 | Can use other comparable products. |
PowerUp SYBR Green Master Mix | Applied Biosystems | A25780 | Critical Component |
Precision Water Bath | Thermo Scientific | TSGP02 | Can use other comparable products. |
QIAquick PCR Purification Kit | Qiagen | 28104 | Critical Component |
Qubit dsDNA HS Assay Kit | Invitrogen Life Technologies | Q32851 | Suggested for quality assessment. |
Qubit FlouroMeter | Invitrogen Life Technologies | Q33226 | Suggested for quality assessment. |
Rosette Sep Human CD4+ Density Medium | Stem Cell Technologies | 15705 | Critical Component |
Rosette Sep Human CD4+ Enrichment Cocktail | Stem Cell Technologies | 15022 | Critical Component |
RPMI-1640 | Gibco | 11875093 | Can use other comparable products. |
Sterile Resevoir | Thermo Scientific | 8096-11 | Can use other comparable products. |
T100 Thermocycler with Heated Lid | BioRad | 1861096 | Can use other comparable products. |
Tris-HCL | Sigma | T5941 | Can use other comparable products. |
Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden
Genehmigung beantragenWeitere Artikel entdecken
This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Alle Rechte vorbehalten