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Aquí, presentamos un protocolo para realizar un ensayo para la transposasa accesible cromatina secuenciación (ATAC-seq) en linfocitos activados CD4 + humanos. El protocolo ha sido modificado para minimizar contaminación mitocondrial ADN lee desde 50% al 3% mediante la introducción de un nuevo tampón de lisis.
ATAC-seq se ha convertido en una metodología ampliamente utilizada en el estudio de la epigenética debido a su enfoque rápido y sencillo mapeo genoma cromatina accesible. En este trabajo presentamos un protocolo mejorado de ATAC-seq que reduce contaminación mitocondrial ADN Lee. Mientras que los anteriores protocolos de ATAC-seq han luchado con un promedio de 50% contaminación de ADN mitocondrial Lee, el tampón de lisis optimizado en este protocolo reduce la contaminación del ADN mitocondrial en un promedio del 3%. Este protocolo de ATAC-seq mejorada permite reducción cerca del 50% del coste de la secuenciación. Demostramos cómo se pueden preparar estas bibliotecas de ATAC-seq de alta calidad de linfocitos CD4 + activados, proporcionando instrucciones paso a paso de CD4 + aislamiento de linfocitos desde la sangre a través de análisis de datos. Este protocolo mejora de ATAC-seq ha sido validado en una amplia gama de tipos celulares y será de uso inmediato a los investigadores estudiar la accesibilidad de la cromatina.
El ensayo para la transposasa accesible cromatina secuenciación (ATAC-seq) se ha convertido rápidamente en el principal método para interrogar la arquitectura de la cromatina. ATAC-seq puede identificar regiones de cromatina accesible a través del proceso de tagmentation, la fragmentación y el marcaje de ADN por la misma enzima para producir bibliotecas con las que la secuencia puede determinar accesibilidad de cromatina a través de un genoma entero. Este proceso de tagmentation está mediada por la hiperactiva Tn5 transposasa, que sólo corta open las regiones de la cromatina debido al impedimento estérico nucleosomic. Como corta, el Tn5 transposasa inserta también adaptadores de secuenciación que permiten la construcción de la biblioteca rápido por PCR y secuenciación de próxima generación de genoma cromatina accesible1,2.
ATAC-seq se ha convertido en el método preferido para determinar las regiones de la accesibilidad de la cromatina por la protocolo relativamente simple y rápido, calidad y variedad de información que puede determinar a partir de sus resultados y la pequeña cantidad de material necesaria de partida. En comparación con DNasa-seq3 (que también mide la accesibilidad de todo el genoma cromatina), MNase-seq4 (que determina posiciones de nucleosoma en regiones del genoma abierto), y el formaldehído-mediada FAIRE-seq5, ATAC-seq es más rápido, más barato y más reproducible1. También es más sensible, trabajando con material de tan sólo 500 núcleos, en comparación con los núcleos 50 millones necesarios para DNasa-seq3de partida. ATAC-seq también tiene la capacidad para proporcionar más información sobre la arquitectura de la cromatina que otros métodos, incluyendo regiones de unión del factor de transcripción, posicionamiento nucleosoma y cromatina abierta las regiones1. Protocolos de ATAC-seq eficaces, unicelulares han sido validados, proporcionando información sobre la arquitectura de la cromatina en el nivel unicelular6,7.
ATAC-seq se ha utilizado para caracterizar la arquitectura de la cromatina en un amplio espectro de tipos de investigación y las células, incluyendo las plantas8, los seres humanos9y muchos otros organismos. También ha sido fundamental en la identificación de la regulación epigenética de la enfermedad los Estados7. Sin embargo, el protocolo más ampliamente utilizado de ATAC-seq incluye el mayor inconveniente de contaminación Lee de la secuencia de ADN mitocondrial. En algunos conjuntos de datos, este nivel de contaminación puede ser tan alta como 60% de la secuenciación de resultados1. Hay un esfuerzo concertado en el campo para reducir estos contaminantes Lee mitocondrial con el fin de permitir la aplicación más eficiente de ATAC-seq7,10,11. Aquí presentamos un protocolo mejorado de ATAC-seq que reduce la tasa de contaminación de ADN mitocondrial a apenas un 3%, lo que permite reducción de alrededor del 50% en los costos de la secuencia10. Esto es posible gracias a un proceso optimizado de aislamiento de linfocitos de CD4 + y la activación y un tampón de lisis mejorada que es crítica para minimizar la contaminación del ADN mitocondrial.
Este protocolo de modifiedATAC-seq ha sido validado con una amplia gama de células primarias, incluyendo las células mononucleares (PBMCs) de sangre periférica primaria10, monocitos humanos primarios y células dendríticas de ratón (inéditas). Se ha también utilizado con éxito para interrogar las líneas celulares de melanoma en una pantalla de otro regularmente cortas repeticiones palindrómico (CRISPR) agrupado de elementos no codificantes11. Además, el paquete de análisis de datos se describe en este protocolo y siempre en GitHub ofrece nuevos y experimentados investigadores con herramientas para analizar datos de ATAC-seq. ATAC-seq es el ensayo más efectivo al mapa accesibilidad de la cromatina a través de un genoma entero, y modificaciones en el protocolo existente que se introducen aquí permitirá a los investigadores producir datos de alta calidad con baja contaminación de ADN mitocondrial, reducir costos de secuenciación y mejorar rendimiento de ATAC-seq.
Este protocolo mejorado proporciona instrucciones paso a paso para realizar ATAC-seq de linfocitos CD4 +, del material a partir de sangre entera a través de análisis de datos (figura 1).
1. aislamiento de CD4 + células de T de la sangre entera
Nota: El material de partida de este protocolo es 15 mL de sangre entera fresca recogida mediante procedimientos estándar, permitiendo que la fuente del material de partida para ser seleccionado basado en requisitos de la investigación. El protocolo de la escala según sea necesario. Caliente previamente el tampón fosfato salino (PBS) + suero de ternera fetal 2% (FCS) a temperatura ambiente (RT) y ajustar la centrifugadora a RT antes de iniciar el procedimiento de enriquecimiento de células T CD4 +.
2. activar y purificar las células de T CD4 +
Nota: Este protocolo rápido para activar y purificar las células T CD4 + sólo requiere 48 h y los resultados en el 95% de viable, activa las células T CD4 +. Enfriar el centrifugar a 4 ° C antes de comenzar el protocolo.
3. ATAC-seq
Nota: En este paso, los núcleos están aislados de las células T CD4 + activadas para ATAC-SS. El tampón de lisis utilizado en este protocolo se ha mejorado para ser más suaves para los núcleos, dando por resultado la digestión más eficiente y mayor calidad de los resultados. Todos los pasos de centrifugación en la sección 3 se realizan con una centrífuga de ángulo fijo mantenida a 4 ° C. Enfriar la centrífuga antes de comenzar el protocolo.
4. ATAC-seq biblioteca calidad análisis
Nota: Es importante validar la calidad y cantidad de librerías de ATAC-seq antes de secuenciación de próxima generación. La calidad y cantidad de las bibliotecas deben evaluarse usando kits disponibles en el mercado (véase Tabla de materiales).
5. secuenciación y análisis de datos
Nota: Este gasoducto de análisis permite a los usuarios controlar la calidad de la asignación de procedimiento Lee, ajustar las coordenadas de diseño experimental y llamar picos para análisis posteriores. Las siguientes son las líneas de comandos y la explicación de la ejecución. El paquete de análisis de datos está disponible en (https://github.com/s18692001/bulk_ATAC_seq).
De 15 mL de sangre entera fresca, este protocolo genera un promedio de 1 millón de células T CD4 +. Estos pueden congelados para más adelante procesar o utilizar inmediatamente. Viabilidad de las células T CD4 +, frescas o descongeladas, fue consistentemente > 95%. Este método de aislamiento de células T CD4 + permite flexibilidad en el tiempo de colección y material de fuente. Este protocolo mejora de ATAC-seq produce una biblioteca final de más de 1 ng/μL para la secuencia. Con...
El protocolo modificado de ATAC-seq presentado en este artículo proporciona resultados reproducibles con mínima contaminación del ADN mitocondrial. El protocolo ha sido usado para con éxito caracterizan la arquitectura de la cromatina de humano primario PBMCs10, monocitos humanos, las células dendríticas de ratón (inéditas), y11líneas de células de melanoma cultivadas. Anticipamos esta lisis mejorada condición tiene el potencial para otros tipos de la célula. Ta...
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecemos a Atsede Siba para soporte técnico. C.S.C. es apoyado por los 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. |
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