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Aqui, apresentamos um protocolo para realizar um ensaio de cromatina transposase-acessível sequenciando (ATAC-seq) em linfócitos humanos registrados CD4 +. O protocolo foi modificado para minimizar contaminando leituras de DNA mitocondriais de 50% para 3%, através da introdução de um novo buffer de Lise.
ATAC-seq tornou-se uma metodologia amplamente utilizada no estudo da epigenética, devido à sua abordagem rápida e simples de mapear todo o genoma de cromatina acessível. Neste trabalho apresentamos um protocolo melhorado de ATAC-seq que reduz contaminando leituras de DNA mitocondriais. Enquanto o anterior ATAC-seq protocolos têm lutado com uma média de 50%, contaminando o DNA mitocondrial lê, a Lise otimizado introduzido neste protocolo reduz contaminação de DNA mitocondrial de uma média de 3%. Este protocolo ATAC-seq melhorado permite a quase 50% de redução do custo de sequenciamento. Vamos demonstrar como essas bibliotecas de ATAC-seq de alta qualidade podem ser preparadas de linfócitos CD4 + ativados, fornecendo instruções passo a passo do isolamento de linfócitos CD4 + de sangue total através da análise de dados. Este protocolo ATAC-seq melhorado foi validado em uma ampla gama de tipos de células e será de uso imediato para pesquisadores estudando acessibilidade de cromatina.
O ensaio para transposase-acessível da cromatina sequenciamento (ATAC-seq) rapidamente se tornou o principal método para interrogar a arquitetura da cromatina. ATAC-seq pode identificar regiões da cromatina acessível através do processo de tagmentation, a fragmentação e marcação de DNA pela mesma enzima, para produzir as bibliotecas com o qual sequenciamento pode determinar a acessibilidade de cromatina através de um genoma inteiro. Este processo de tagmentation é mediado pelo transposase Tn5 hiperativo, o que só corta regiões abertas da cromatina devido nucleosomic estérico. Como corta, o transposase Tn5 insere também adaptadores de sequenciamento que permitem a construção de biblioteca rápida por PCR e a próxima geração sequenciamento de genoma-larga acessível cromatina1,2.
ATAC-seq tornou-se o método preferido para determinar as regiões de acessibilidade de cromatina, devido ao protocolo relativamente simples e rápido, qualidade e variedade de informações que podem ser determinadas a partir de seus resultados e a pequena quantidade de material necessário começar. Em comparação com DNase-seq3 (que também mede a acessibilidade de todo o genoma de cromatina), MNase-seq4 (que determina posições nucleossoma em regiões do genoma aberto), e a mediada por formaldeído FAIRE-seq5, ATAC-seq é mais rápido, mais barato e mais reprodutíveis1. Também é mais sensível, trabalhando com material de tão poucos como 500 núcleos, em comparação com os núcleos 50 milhões necessários para DNase-seq3começar. ATAC-seq também tem a capacidade de fornecer mais informações sobre a arquitetura da cromatina que outros métodos, incluindo regiões de ligação do fator de transcrição nucleossoma posicionamento e regiões de cromatina aberta1. Eficazes, single-cell ATAC-seq protocolos validados, fornecendo informações sobre a arquitetura da cromatina na célula única nível6,7.
ATAC-seq tem sido usado para caracterizar a arquitetura da cromatina através de um amplo espectro de tipos de pesquisa e de células, incluindo plantas8humanos9e muitos outros organismos. Também tem sido fundamental na identificação de regulação epigenética da doença Estados7. No entanto, o mais amplamente utilizado ATAC-seq protocolo inclui a grande desvantagem de contaminação leituras de sequenciamento do DNA mitocondrial. Em alguns conjuntos de dados, este nível de contaminação pode ser tão alto quanto 60% de resultados1de sequenciamento. Há um esforço concertado no campo para reduzir essas leituras mitocondriais contaminantes para permitir a aplicação mais eficiente da ATAC-seq7,10,11. Aqui nós apresentamos um protocolo melhorado da ATAC-seq que reduz a taxa de contaminação de DNA mitocondrial de apenas 3%, permitindo a redução de cerca de 50% em custos de sequenciamento10. Isto é feito possível por um processo simplificado de isolamento de linfócitos CD4 + e ativação e um tampão de Lise melhorada que é crítico em minimizar a contaminação de DNA mitocondrial.
Este protocolo modifiedATAC-seq foi validado com uma grande variedade de células primárias, incluindo humano primário do sangue periférico (PBMC) de células mononucleares10humanos primários monócitos e células dendríticas de rato (não publicadas). Ele também tem sido usado com sucesso para interrogar linhas de células de melanoma em uma tela de regularmente intercaladas curta palíndromo repetições (CRISPR) em cluster de elementos não-codificantes11. Além disso, o pacote de análise de dados descritos no presente protocolo e fornecido no GitHub fornece novos e experientes pesquisadores com ferramentas para analisar dados de ATAC-seq. ATAC-seq é o ensaio mais eficaz para mapear a acessibilidade de cromatina através de um genoma inteiro, e modificações no protocolo existente que são introduzidas aqui permitirá que pesquisadores produzir dados de alta qualidade com baixa contaminação de DNA mitocondrial, redução de custos de sequenciamento e melhorar o throughput de ATAC-seq.
Este protocolo melhorado fornece instruções passo a passo para a realização de ATAC-seq de linfócitos CD4 +, de matérias-primas de sangue total por meio de análise de dados (Figura 1).
1. isolamento de células de CD4 + T do sangue inteiro
Nota: A matéria-prima para este protocolo é de 15 mL de sangue total fresco coletado usando procedimentos padrão, permitindo que a origem da matéria-prima a ser selecionado com base nos requisitos de pesquisa. Escala do protocolo conforme necessário. Pré-aquecer salina tamponada fosfato (PBS) + soro fetal bezerro de 2% (FCS) à temperatura ambiente (RT) e ajustar a centrífuga para RT antes de iniciar o processo de enriquecimento de célula CD4 + T.
2. ativar e purificar as células T CD4 +
Nota: Este protocolo rápido para ativar e purificar as células T CD4 + só requer 48 h e resultados em 95% viável, ativadas as células T CD4 +. Legal o centrifugador a 4 ° C antes de iniciar o protocolo.
3. ATAC-seq
Nota: Nesta etapa, os núcleos estão isolados de células T CD4 + ativadas para ATAC-Seq A Lise utilizado neste protocolo foi melhorada para ser mais suave sobre os núcleos, resultando em uma digestão mais eficiente e resultados de qualidade superiores. Todas as etapas de centrifugação na secção 3 são executadas com uma centrífuga de ângulo fixo, mantida a 4 ° C. Legal da centrífuga antes de iniciar o protocolo.
4. análise da qualidade ATAC-seq biblioteca
Nota: É importante validar a qualidade e a quantidade de bibliotecas ATAC-seq antes da próxima geração de sequenciamento. A qualidade e a quantidade das bibliotecas devem ser avaliados usando kits comercialmente disponíveis (ver Tabela de materiais).
5. sequenciamento e análise de dados
Nota: Esse pipeline de análise permite aos usuários controlar a qualidade das leituras procedimento de mapeamento, ajustar as coordenadas para o projeto experimental e chamar picos para análise a jusante. A seguir estão as linhas de comandos e a explicação da execução. O pacote de análise de dados está disponível em (https://github.com/s18692001/bulk_ATAC_seq).
De 15 mL de sangue total fresco, este protocolo gera uma média de 1 milhão de células de CD4 + T. Estes podem ser congelados para mais tarde processar ou usados imediatamente. Viabilidade das células T CD4 +, frescas ou descongeladas, foi consistentemente > 95%. Este método de isolamento de célula CD4 + T permite flexibilidade no tempo de material e a coleção de origem. Este protocolo ATAC-seq melhorado produz uma biblioteca final de mais de 1 ng / µ l para o sequenciamento. Cont...
O protocolo modificado de ATAC-seq apresentado neste artigo fornece resultados reprodutíveis com contaminação mínima de DNA mitocondrial. O protocolo tem sido usado para com êxito caracterizam a arquitetura da cromatina de humano primário PBMCs10, humanos monócitos, células dendríticas de rato (não publicadas), e11linhas de células de melanoma culta. Nós antecipamos essa lise melhorada condição tem o potencial de trabalho para outros tipos de células também....
Os autores não têm nada para divulgar.
Agradecemos Atsede Siba para suporte técnico. C.S.C é suportado pelo 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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