Name: high-resolution mapping of protein-dna interactions in mouse stem cell-derived neurons using chromatin immunoprecipitation-exonuclease (chip-exo)
Uploaded: 2020-08-14T16:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about High-Resolution Mapping of Protein-DNA Interactions in Mouse Stem Cell-Derived Neurons using Chromatin Immunoprecipitation-Exonuclease ChIP-Exo at JoVE.com

אנו מודים לחבר במעבדת Rhee על שיתוף נתונים שלא פורסמו ודיונים חשובים. עבודה זו נתמכה על ידי המועצה לחקר מדעי הטבע וההנדסה של קנדה (NSERC) מענק RGPIN-2018-06404 (משאבי אנוש).

הערה: מים מזוקקים אוטומטית (ddH2O) מומלץ להכנת מאגרים ותערובות מאסטר תגובה. סעיפים 1-4 מתארים תמוגה וסוניזציה של תאים, סעיפים 5-7 מתארים חיסון כרומטין (ChIP), סעיפים 8-11 מתארים תגובות אנזימטיות על חרוזים, סעיפים 12 ו-13 מתארים חמקמקות ChIP וטיהור DNA, וסעיפים 14-19 מתארים את הכנת הספרייה.
<p class="jove_title"...

<ol>
	<li>Johnson, D. S., Mortazavi, A., Myers, R. M., Wold, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genome-wide+mapping+of+in+vivo+protein-DNA+interactions.">Genome-wide mapping of in vivo protein-DNA interactions.</a> Science. 316 (5830), 1497-1502 (2007).</li><li>Patten, D. K., Corleone, G., Magnani, L., A, J. e. l. t. s. c. h., Rots, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epigenome+Editing:+Methods+and+Protocols.">Epigenome Editing: Methods and Protocols.</a> Methods in Molecular Biology. 1767, 271-288 (2018).</li><li>Serandour, A. A., Brown, G. D., Cohen, J. D., Carroll, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+an+Illumina-based+ChIP-exonuclease+method+provides+insight+into+FoxA1-DNA+binding+properties.">Development of an Illumina-based ChIP-exonuclease method provides insight into FoxA1-DNA binding properties.</a> Genome Biology. 14 (12), 147 (2013).</li><li>Rhee, H. S., Pugh, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comprehensive+genome-wide+protein-DNA+interactions+detected+at+single-nucleotide+resolution.">Comprehensive genome-wide protein-DNA interactions detected at single-nucleotide resolution.</a> Cell. 147 (6), 1408-1419 (2011).</li><li>Rhee, H. S., Pugh, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ChIP-exo+method+for+identifying+genomic+location+of+DNA-binding+proteins+with+near-single-nucleotide+accuracy.">ChIP-exo method for identifying genomic location of DNA-binding proteins with near-single-nucleotide accuracy.</a> Current Protocols in Molecular Biology. Chapter 21, 21-24 (2012).</li><li>Starick, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ChIP-exo+signal+associated+with+DNA-binding+motifs+provides+insight+into+the+genomic+binding+of+the+glucocorticoid+receptor+and+cooperating+transcription+factors.">ChIP-exo signal associated with DNA-binding motifs provides insight into the genomic binding of the glucocorticoid receptor and cooperating transcription factors.</a> Genome Research. 25 (6), 825-835 (2015).</li><li>Han, G. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genome-Wide+Organization+of+GATA1+and+TAL1+Determined+at+High+Resolution.">Genome-Wide Organization of GATA1 and TAL1 Determined at High Resolution.</a> Molecular and Cellular Biology. 36 (1), 157-172 (2016).</li><li>Rhee, H. S., Bataille, A. R., Zhang, L. Y., Pugh, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subnucleosomal+Structures+and+Nucleosome+Asymmetry+across+a+Genome.">Subnucleosomal Structures and Nucleosome Asymmetry across a Genome.</a> Cell. 159 (6), 1377-1388 (2014).</li><li>Rhee, H. S., Pugh, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genome-wide+structure+and+organization+of+eukaryotic+pre-initiation+complexes.">Genome-wide structure and organization of eukaryotic pre-initiation complexes.</a> Nature. 483 (7389), 295-301 (2012).</li><li>Zhou, X. F., Yan, Q., Wang, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deciphering+the+regulon+of+a+GntR+family+regulator+via+transcriptome+and+ChIP-exo+analyses+and+its+contribution+to+virulence+in+Xanthomonas+citri.">Deciphering the regulon of a GntR family regulator via transcriptome and ChIP-exo analyses and its contribution to virulence in Xanthomonas citri.</a> Molecular Plant Pathology. 18 (2), 249-262 (2017).</li><li>Kim, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systems+assessment+of+transcriptional+regulation+on+central+carbon+metabolism+by+Cra+and+CRP.">Systems assessment of transcriptional regulation on central carbon metabolism by Cra and CRP.</a> Nucleic Acids Research. 46 (6), 2901-2917 (2018).</li><li>Niu, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+genome-wide+binding+interactions+of+mouse+and+human+constitutive+androstane+receptors+reveal+novel+gene+targets.">In vivo genome-wide binding interactions of mouse and human constitutive androstane receptors reveal novel gene targets.</a> Nucleic Acids Research. 46 (16), 8385-8403 (2018).</li><li>Uuskula-Reimand, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Topoisomerase+II+beta+interacts+with+cohesin+and+CTCF+at+topological+domain+borders.">Topoisomerase II beta interacts with cohesin and CTCF at topological domain borders.</a> Genome Biology. 17, (2016).</li><li>Rhee, H. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Expression+of+Terminal+Effector+Genes+in+Mammalian+Neurons+Is+Maintained+by+a+Dynamic+Relay+of+Transient+Enhancers.">Expression of Terminal Effector Genes in Mammalian Neurons Is Maintained by a Dynamic Relay of Transient Enhancers.</a> Neuron. 92 (6), 1252-1265 (2016).</li><li>Pugh, B. F., Venters, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genomic+Organization+of+Human+Transcription+Initiation+Complexes.">Genomic Organization of Human Transcription Initiation Complexes.</a> Plos One. 11 (2), (2016).</li><li>Wang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ATF4+Gene+Network+Mediates+Cellular+Response+to+the+Anticancer+PAD+Inhibitor+YW3-56+in+Triple-Negative+Breast+Cancer+Cells.">ATF4 Gene Network Mediates Cellular Response to the Anticancer PAD Inhibitor YW3-56 in Triple-Negative Breast Cancer Cells.</a> Molecular Cancer Therapeutics. 14 (4), 877-888 (2015).</li><li>Barfeld, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=c-Myc+Antagonises+the+Transcriptional+Activity+of+the+Androgen+Receptor+in+Prostate+Cancer+Affecting+Key+Gene+Networks.">c-Myc Antagonises the Transcriptional Activity of the Androgen Receptor in Prostate Cancer Affecting Key Gene Networks.</a> Ebiomedicine. 18, 83-93 (2017).</li><li>McHaourab, Z. F., Perreault, A. A., Venters, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ChIP-seq+and+ChIP-exo+profiling+of+Pol+II,+H2A.Z,+and+H3K4me3+in+human+K562+cells.">ChIP-seq and ChIP-exo profiling of Pol II, H2A.Z, and H3K4me3 in human K562 cells.</a> Scientific Data. 5, 180030 (2018).</li><li>Perreault, A. A., Sprunger, D. M., Venters, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epigenetic+and+transcriptional+profiling+of+triple+negative+breast+cancer.">Epigenetic and transcriptional profiling of triple negative breast cancer.</a> Scientific Data. 6, 190033 (2019).</li><li>Rossi, M. J., Lai, W. K. M., Pugh, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simplified+ChIP-exo+assays.">Simplified ChIP-exo assays.</a> Nature Communications. 9 (1), 2842 (2018).</li><li>Perreault, A. A., Venters, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ChIP-exo+Method:+Identifying+Protein-DNA+Interactions+with+Near+Base+Pair+Precision.">The ChIP-exo Method: Identifying Protein-DNA Interactions with Near Base Pair Precision.</a> Journal of Visualized Experiments. (118), (2016).</li><li>Jezek, M., Jacques, A., Jaiswal, D., Green, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chromatin+Immunoprecipitation+(ChIP)+of+Histone+Modifications+from+Saccharomyces+cerevisiae.">Chromatin Immunoprecipitation (ChIP) of Histone Modifications from Saccharomyces cerevisiae.</a> Journal of Visualized Experiments. (130), (2017).</li><li>Terranova, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Integrated+Platform+for+Genome-wide+Mapping+of+Chromatin+States+Using+High-throughput+ChIP-sequencing+in+Tumor+Tissues.">An Integrated Platform for Genome-wide Mapping of Chromatin States Using High-throughput ChIP-sequencing in Tumor Tissues.</a> Journal of Visualized Experiments. (134), (2018).</li><li>Pchelintsev, N. A., Adams, P. D., Nelson, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Critical+Parameters+for+Efficient+Sonication+and+Improved+Chromatin+Immunoprecipitation+of+High+Molecular+Weight+Proteins.">Critical Parameters for Efficient Sonication and Improved Chromatin Immunoprecipitation of High Molecular Weight Proteins.</a> PLos One. 11 (1), (2016).</li><li>Yamada, N., Lai, W. K. M., Farrell, N., Pugh, B. F., Mahony, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterizing+protein-DNA+binding+event+subtypes+in+ChIP-exo+data.">Characterizing protein-DNA binding event subtypes in ChIP-exo data.</a> Bioinformatics. 35 (6), 903-913 (2019).</li><li>Yen, K., Vinayachandran, V., Pugh, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SWR-C+and+INO80+chromatin+remodelers+recognize+nucleosome-free+regions+near++1+nucleosomes.">SWR-C and INO80 chromatin remodelers recognize nucleosome-free regions near +1 nucleosomes.</a> Cell. 154 (6), 1246-1256 (2013).</li><li>Vinayachandran, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Widespread+and+precise+reprogramming+of+yeast+protein-genome+interactions+in+response+to+heat+shock.">Widespread and precise reprogramming of yeast protein-genome interactions in response to heat shock.</a> Genome Research. , (2018).</li></ol>

בפרוטוקול זה, ChIP ואחריו עיכול exonuclease משמש להשגת ספריות DNA לזיהוי של אינטראקציות חלבון-DNA בתאי יונקים ברזולוציית מיפוי גבוהה במיוחד. משתנים רבים תורמים לאיכות הניסוי ChIP-exo. פרמטרים ניסיוניים קריטיים כוללים את איכות הנוגדנים, אופטימיזציה של sonication, ומספר מחזורי LM-PCR. פרמטרים ניסיוניים קריטיים ...

מיקומן של אינטראקציות בין חלבונים לדנ"א מספק תובנה לגבי המנגנונים של ויסות הגנים. כרומטין immunoprecipitation בשילוב עם רצף תפוקה גבוהה (ChIP-seq) שימש במשך עשור כדי לבחון גנום רחב חלבון-DNA אינטראקציות בתאיםחיים 1,2. עם זאת, שיטת ChIP-seq מוגבלת על ידי הטרוגניות בפיצול DNA וזיהום DNA לא מאוגד שמובילים לרזולוציית מיפוי נמוכה, תוצאות חיוביות שגויות, שיחות שלא נענו ואות רקע לא ספציפי. השילוב של ChIP עם עיכול exonuclease (ChIP-exo) משפר את שיטת ChIP-seq על ידי זמירת DNA ChIP לנקודות הצלבה חלבון-DNA, מתן רזולוציה קרובה בסיס זוג אות רקע נמוך3,4,5. רזולוציית המיפוי המשופרת מאוד והרקע הנמוך שמספק ChIP-exo מאפשרים לקבוע מיקומי קשירה מדויקים ומקיפים של חלבון-DNA ברחבי הגנום. ChIP-exo הוא מסוגל לחשוף מוטיבים ייחודיים מבחינה תפקודית DNA מחייב, אינטראקציות שיתופיות בין גורמי שעתוק (TF), ואתרים מרובים חלבון-DNA crosslinking במיקום מחייב גנומי מסוים, לא ניתן לגילוי על ידי שיטות מיפוי גנומיות אחרות3,4,6,7.
ChIP-exo שימש בתחילה ניצנים שמרים כדי לבחון את כריכת DNA ספציפית לרצף של TFs, כדי ללמוד את הארגון המדויק של קומפלקס טרום ייזום שעתוק, ומבנה תת-נוקלאוזומי של היסטונים בודדים על פני הגנום4,8,9. מאז השקתו בשנת 20114, ChIP-exo נוצל בהצלחה באורגניזמים רבים אחרים כולל חיידקים, עכברים ותאים אנושיים7,10,11,12,13,14,15,16,17. בשנת 2016, Rhee et al.14 השתמשו ב- ChIP-exo בנוירונים של יונקים בפעם הראשונה כדי להבין כיצד ביטוי גנים עצביים נשמר לאחר הסרת הפיקוח של תכנות TF Lhx3, המהווה קומפלקס הטרודימר עם תכנות אחר TF Isl1. מחקר זה הראה כי בהיעדר Lhx3, Isl1 מגויס משפרי עצבים חדשים כבול על ידי Onecut1 TF כדי לשמור על ביטוי גנים של גנים משפיע עצבי. במחקר זה, ChIP-exo חשף כיצד TFs מרובים מזהים באופן דינמי סוג תא ואלמנטים רגולטוריים ספציפיים לדנ"א בשלב התא באופן קומבינטורי ברזולוציית מיפוי כמעט נוקלאוטידים. מחקרים אחרים השתמשו גם בשיטת ChIP-exo כדי להבין את יחסי הגומלין בין חלבונים לדנ"א בקווי תאים אחרים של יונקים. האן ואח '7 השתמשו ChIP-exo לבחון ארגון גנום רחב של GATA1 ו TAL1 TFs בתאי אריתרואיד העכבר באמצעות ChIP-exo. מחקר זה מצא כי TAL1 מגויס ישירות לדנ"א ולא בעקיפין באמצעות אינטראקציות חלבון-חלבון עם GATA1 לאורך כל הבידול אריתרואיד. מחקרים שנעשו לאחרונה השתמשו גם ChIP-exo כדי פרופיל מיקומי מחייב הגנום כולו של CTCF, RNA פולימראז II, וסימני היסטון ללמוד מנגנונים אפיגנומיים שעתוק בשורות תאים אנושיים18,19.
ישנן מספר גרסאות של פרוטוקול ChIP-exo זמין3,5,20. עם זאת, קשה לעקוב אחר פרוטוקולי ChIP-exo אלה עבור מחקרים שאינם מכירים את הכנת ספריית הרצף של הדור הבא. גרסה מצוינת של פרוטוקול ChIP-exo פורסמה עם הוראות קלות למעקב ווידאו21, אבל הכיל צעדים אנזימטיים רבים הדורשים כמות משמעותית של זמן כדי להשלים. כאן אנו מדווחים על גרסה חדשה של פרוטוקול ChIP-exo המכיל צעדים אנזימטיים מופחתים וזימני דגירה, והסברים לכל שלב אנזימטי21. תיקון סיום ותגובות dA-tailing משולבים בשלב אחד באמצעות אנזים הכנה סוף. זמני הדגירה עבור אינדקס ושלבי קשירה מתאם אוניברסלי מופחתים מ 2 שעות ל 15 דקות באמצעות משפר קשירה. תגובת הקינז לאחר שלב החיבור של מתאם האינדקס המתואר בפרוטוקול ChIP-exo הקודם מוסרת. במקום זאת, קבוצת פוספט מתווספת במהלך סינתזת DNA אוליגו לאחד הקצוות 5 ' של מתאם האינדקס (טבלה 1), אשר ישמש לשלב עיכול exonuclease למדה. בעוד פרוטוקול ChIP-exo הקודם השתמש RecJf exonuclease עיכול כדי לחסל מזהמים DNA חד גדילי, שלב העיכול הזה מוסר כאן כי זה לא קריטי עבור האיכות של ספריית ChIP-exo. בנוסף, כדי לטהר DNA מקושר הפוך לאחר elution ChIP, שיטת טיהור חרוזים מגנטיים משמש במקום פנול:כלורופורם:אלכוהול isoamyl (PCIA) שיטת החילוץ. זה מקטין את זמן הדגירה של מיצוי DNA. חשוב לציין, זה מסיר את רוב dimers מתאם נוצר במהלך קשירת מתאם אינדקס, אשר עשוי להשפיע על היעילות של PCR בתיווך קשירה.
פרוטוקול ChIP-exo המוצג כאן מותאם במיוחד לגילוי אינטראקציות דנ"א מדויקות של חלבונים בנוירונים של יונקים המובחנים מתאי גזע עובריים (ES) של העכבר. בקצרה, תאים עצביים שנקטפו והצטלבים הם lysed, כדי לאפשר כרומטין להיחשף sonication, ולאחר מכן sonicated כך שברי DNA בגודל מתאים מתקבלים (איור 1). חרוזים מצופים בנוגדנים משמשים לאחר מכן כדי לדכא באופן סלקטיבי כרומטין מקוטע ומסיס לחלבון המעניין. בעוד DNA immunoprecipitated הוא עדיין על החרוזים, סוף תיקון, קשירה של מתאמי רצף, תגובת מילוי ו 5 ' עד 3 ' צעדי עיכול exonuclease למדה מבוצעים. שלב העיכול exonuclease הוא מה שנותן ChIP-exo שלה ברזולוציה גבוהה במיוחד ויחס אות לרעש גבוה. Lambda exonuclease חותך את ה-DNA immunoprecipitated כמה זוגות בסיס (bp) מאתר crosslinking, ובכך גורם DNA מזהם להיות מושפל. הדנ"א ChIP שטופל על ידי exonuclease הוא התרומם מן החרוזים מצופה הנוגדנים, חלבון-DNA crosslinks הפוכים, וחלבונים מושפלים. הדנ"א מופק ומנוכה לדנ"א ChIP חד-גדילי, ואחריו חישול פריימר והרחבה להכנת דנ"א דו-גדילי (dsDNA). לאחר מכן, מתבצעת קשירה של מתאם אוניברסלי לקצוות המטופלים ב exonuclease. הדנ"א שנוצר מטוהר, ואז PCR מוגבר, ג'ל מטוהר, ונתון לריצוף הדור הבא.
פרוטוקול ChIP-exo ארוך יותר מפרוטוקול ChIP-seq, אך אינו מאתגר מבחינה טכנית. כל DNA ChIP immunoprecipitated בהצלחה יכול להיות נתון ChIP-exo, עם מספר צעדים אנזימטיים נוספים. היתרונות הבולטים של ChIP-exo, כגון רזולוציית מיפוי גבוהה במיוחד, אות רקע מופחת, וירידה חיובית ותשלילית כוזבת, לגבי אתרי קשירה גנומיים, עולים על עלות הזמן.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr >
			<td >Agarose, UltraPure</td>
			<td >Invitrogen</td>
			<td >16500</td>
			<td >Checking Sonication (Section 4.3.6) and Gel Purification of LM-PCR Amplified DNA (Section 19.1)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Albumin, Bovine Serum (BSA), Protease Free, Heat Shock Isolation, Min. 98%</td>
			<td >BioShop</td>
			<td >ALB003</td>
			<td >Blocking Solution</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Antibody against Isl1</td>
			<td >DSHB</td>
			<td >39.3F7</td>
			<td >Antibody incuation with beads (Section 5.6)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Bioruptor Pico&#160;</td>
			<td >Diagenode</td>
			<td >B01060010</td>
			<td >Sonicating Chromatin (Section 3.3)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Bovine serum albumin (BSA), Molecular Biology Grade</td>
			<td >New England BioLabs</td>
			<td >B9000S</td>
			<td >Fill-in Reaction on Beads (Section 10.2) and Denaturing, Primer Annealing and Primer Extension (Section 14.2)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Centrifuge 5424 R</td>
			<td >Eppendorf</td>
			<td >5404000138</td>
			<td >Sonicating Chromatin (Section 3.5), Checking Sonication (Section 4.3.1, 4.3.3 and 4.3.4)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Centrifuge 5804 R</td>
			<td >Eppendorf</td>
			<td >22623508</td>
			<td >Harvest, cross-linking and freezing cells (Section 1.3), Cell lysis (Section 2.2 and 2.3), Sonicating Chromatin (Section 3.1)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >cOmplete, Mini, EDTA-free Protease Inhibitor Cocktail</td>
			<td >Roche</td>
			<td >4693159001</td>
			<td >Added to all buffers, except Proteinase K buffer and ChIP Elution buffer</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >dATP Solution</td>
			<td >New England BioLabs</td>
			<td >N0440S</td>
			<td >dA-Tailing Reaction (Section 15.1)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Deoxycholic Acid Sodium Salt</td>
			<td >fisher scientific</td>
			<td >BP349</td>
			<td >Lysis Buffer 3, High Salt Wash Buffer and LiCl Wash Buffer</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >dNTP Mix, Molecular Biology Grade</td>
			<td >Thermo Scientific</td>
			<td >R0192</td>
			<td >Fill-in Reaction on Beads (Section 10.2) and Denaturing, Primer Annealing and Primer Extension (Section 14.2)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >DreamTaq Green PCR Master Mix, 2x&#160;</td>
			<td >Thermo Scientific</td>
			<td >K1081</td>
			<td >Ligation-Mediated PCR (Section 18.1)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >EDTA, 0.5 M, Sterile Solution, pH 8.0</td>
			<td >BioShop</td>
			<td >EDT111</td>
			<td >Lysis Buffer 1-3, Checking Sonication (Section 4.1), High Salt Wash Buffer, LiCl Wash Buffer and ChIP Elution Buffer</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Ethyl Alcohol Anhydrous, 100%</td>
			<td >Commercial alcohols</td>
			<td >P006EAAN</td>
			<td >Checking Sonication (Section 4.3.3)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Formaldehyde, 36.5-38%, contains 10-15% methanol</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >F8775</td>
			<td >Harvest, cross-linking and freezing cells (Section 1.1)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Glycerol, Reagent Grade, min 99.5%</td>
			<td >BioShop</td>
			<td >GLY002</td>
			<td >Lysis Buffer 1</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Glycine, Biotechnology Grade, min. 99%</td>
			<td >BioShop</td>
			<td >GLN001</td>
			<td >Harvest, cross-linking and freezing cells (Section 1.2)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Glycogen, RNA Grade</td>
			<td >Thermo Scientific</td>
			<td >R0551</td>
			<td >Checking Sonication (Section 4.3.3)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >HEPES, 1 M Sterile-filtered Solution, pH 7.3&#160;</td>
			<td >BioShop</td>
			<td >HEP003</td>
			<td >Lysis Buffer 1, High Salt Wash Buffer</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Klenow Fragment (3-&#62;5 exo-)</td>
			<td >New England BioLabs</td>
			<td >M0212S</td>
			<td >dA-Tailing Reaction (Section 15.1)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Lambda exonuclease</td>
			<td >New England BioLabs</td>
			<td >M0262S</td>
			<td >Lambda Exonuclease Digestion on Beads (Section 11.2)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Ligase Enhancer</td>
			<td >New England BioLabs</td>
			<td >E7645S</td>
			<td >NEBNext Ultra II DNA Library Kit. Index Adapter Ligation on Beads (Section 9.1) and Universal Adapter Ligation (Section 16.1)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Ligase Master Mix</td>
			<td >New England BioLabs</td>
			<td >E7645S</td>
			<td >NEBNext Ultra II DNA Library Kit. Index Adapter Ligation on Beads (Section 9.1) and Universal Adapter Ligation (Section 16.1)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Lithium Chloride (LiCl), Reagent grade</td>
			<td >Bioshop</td>
			<td >LIT704</td>
			<td >LiCl Wash Buffer</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Magnetic beads for ChIP (Dynabeads Protein G)</td>
			<td >Dynabeads Protein G (magnetic beads for ChIP)</td>
			<td >Dynabeads Protein G (magnetic beads for ChIP)</td>
			<td >Antibody incubation with beads (Section 5)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Magnetic beads for DNA purification (AMPure XP Beads)</td>
			<td >Beckman Coulter</td>
			<td >A63880</td>
			<td >DNA Extraction (Section 13.3) and DNA Clean-up (Section 17.1)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Magnetic rack (DynaMag-2 Magnet)</td>
			<td >Invitrogen</td>
			<td >12321D</td>
			<td >Used in many steps in Sections: 5 - 11, 13</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >MinElute Gel Extraction Kit</td>
			<td >Qiagen&#160;</td>
			<td >28604</td>
			<td >Gel Purification of PCR Amplified DNA (Section 19.2)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >N-Lauroylsarcosine sodium salt solution, 30% aqueous solution, &#8805;97.0% (HPLC)</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >61747</td>
			<td >Lysis Buffer 3</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Octylphenol Ethoxylate (IGEPAL CA630)</td>
			<td >BioShop</td>
			<td >NON999</td>
			<td >Lysis Buffer 1 and LiCl Wash Buffer</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Phenol:Chloroform:Isoamyl Alcohol, Biotechnology Grade (25:24:1)</td>
			<td >BioShop</td>
			<td >PHE512</td>
			<td >Checking Sonication (Section 4.3.1)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >phi29 DNA Polymerase</td>
			<td >New England BioLabs</td>
			<td >M0269L</td>
			<td >Fill-in Reaction on Beads (Section 10.2) and Denaturing, Primer Annealing and Primer Extension (Section 14.3 and 14.4)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Phosphate-Buffered Saline (PBS), 1x&#160;</td>
			<td >Corning</td>
			<td >21040CV</td>
			<td >Harvest, cross-linking and freezing cells (Section 1.3) and Sonicating Chromatin (Section 3.1), Antibody incuation with beads (Section 5.1)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >PowerPac Basic Power Supply</td>
			<td >BioRad</td>
			<td >1645050</td>
			<td >Checking Sonication (Section 4.3.6) and Gel Purification of LM-PCR Amplified DNA (Section 19.1)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >ProFlex PCR System</td>
			<td >Applied Biosystems</td>
			<td >ProFlex PCR System</td>
			<td >Used in Sections: 14.2, 14.4, 15.2, 16.2 and 18.2</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Protein LoBind Tube, 2.0 mL&#160;</td>
			<td >Eppendorf</td>
			<td >22431102</td>
			<td >Antibody Incubation with Beads (Section 5.2) and Chromatin Immunoprecipitation (Section 6.3)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Proteinase K Solution, RNA Grade</td>
			<td >Invitrogen</td>
			<td >25530049</td>
			<td >Checking Sonication (Section 4.2) and Elution and Reverse Crosslinking (Section 12.3)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Qubit 4.0 Fluorometer</td>
			<td >Invitrogen</td>
			<td >Q33226</td>
			<td >Gel Purification of PCR Amplified DNA (Section 19.3)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Quibit dsDNA BR assay kit</td>
			<td >Invitrogen</td>
			<td >Q32853</td>
			<td >Gel Purification of PCR Amplified DNA (Section 19.3)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Rnase A, Dnase and Protease-free</td>
			<td >Thermo Scientific</td>
			<td >EN0531</td>
			<td >Checking Sonication (Section 4.3.2) and DNA Extraction (Section 13.2)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Sodium chloride (NaCl), BioReagent&#160;</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >S5886</td>
			<td >Lysis Buffer 1-3, High Salt Wash Buffer</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Sodium Dodecyl Sulfate (SDS), Electrophoresis Grade</td>
			<td >BioShop</td>
			<td >SDS001</td>
			<td >Checking Sonication (Section 4.1), High Salt Wash Buffer and ChIP Elution Buffer</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Sonication beads and 15 mL Bioruptor Tubes</td>
			<td >Diagenode</td>
			<td >C01020031</td>
			<td >Sonicating Chromatin (Section 3.1 and 3.2)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >ThermoMixer F1.5&#160;</td>
			<td >Eppendorf</td>
			<td >5384000020</td>
			<td >Section 4.2, 4.3.2, 4.3.5, 8.2, 9.2, 10.3, 11.2, 12.2, 12.3, 13.2 and 16.2</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Trizma hydrochloride solution (Tris-HCl), BioPerformance Certified, 1 M, pH 7.4</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >T2194</td>
			<td >10 mM Tris-HCl Buffer</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Trizma hydrochloride solution (Tris-HCl), BioPerformance Certified, 1 M, pH 8.0</td>
			<td >Sigma</td>
			<td >T2694</td>
			<td >Lysis Buffer 2, Lysis Buffer 3, Checking Sonication (Section 4.1), LiCl Wash Buffer and ChIP Elution Buffer</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Ultra II End Repair/dA-Tailing Module (24 rxn -&#62; 120 rxn)</td>
			<td >New England BioLabs</td>
			<td >E7546S</td>
			<td >End Prep Reaction mix and End Prep Enzyme mix. End-repair and dA-Tailing Reaction on Beads (Section 8.2)</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >VWR Mini Tube Rocker, Variable Speed</td>
			<td >VWR</td>
			<td >10159-752</td>
			<td >Used in many steps in sections: 1, 2, 5, 6 and 7</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >2-[4-(2,4,4-trimethylpentan-2-yl)phenoxy]ethanol, Triton X-100, Reagent Grade</td>
			<td >BioShop</td>
			<td >TRX506</td>
			<td >Lysis Buffer 1, Sonicating Chromatin (Section 3.4) and High Salt Wash Buffer</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

high-resolution mapping of protein-dna interactions in mouse stem cell-derived neurons using chromatin immunoprecipitation-exonuclease (chip-exo)

זיהוי אינטראקציות ספציפיות בין חלבון לדנ"א על הגנום חשוב להבנת ויסות הגנים. כרומטין immunoprecipitation בשילוב עם רצף תפוקה גבוהה (ChIP-seq) נמצא בשימוש נרחב כדי לזהות מיקומים מחייבים גנום רחב של חלבונים מחייבי DNA. עם זאת, שיטת ChIP-seq מוגבלת על ידי ההטרוגניות שלה באורך של שברי DNA sonicated ו- DNA רקע לא ספציפי, וכתוצאה מכך רזולוציית מיפוי נמוכה וחוסר ודאות באתרים מחייבי DNA. כדי להתגבר על מגבלות אלה, השילוב של ChIP עם עיכול exonuclease (ChIP-exo) מנצל 5 ' עד 3 ' עיכול exonuclease לקצץ את ה-DNA immunoprecipitated בגודל הטרוגנית לאתר חלבון-DNA crosslinking. טיפול Exonuclease גם מבטל DNA רקע לא ספציפי. ניתן לשלוח את הדנ"א שהוכן על ידי הספרייה ומתעכל מחוץ לתפוקה גבוהה. שיטת ChIP-exo מאפשרת רזולוציית מיפוי קרובה לזוג בסיס עם רגישות גבוהה יותר לזיהוי ואות רקע מופחת. פרוטוקול ChIP-exo ממוטב לתאי יונקים ולרצף הדור הבא מתואר להלן.

איור 2A מדגים את תוצאות sonication לאחר תמוגה של תאים sonication, עם מחזורים שונים, של תאי נוירון מוטורי מובחן מתאי ES העכבר. המספר האופטימלי של מחזורי sonication (לדוגמה, 12 מחזורים באיור 2A)יצר עוצמת דנ"א חזקה ב-100-400 bp שברי דנ"א. ספריות ChIP-exo באיכות גבוהה מבוססות על הגודל והכמות ...

Watch this Scientific Journal Video about High-Resolution Mapping of Protein-DNA Interactions in Mouse Stem Cell-Derived Neurons using Chromatin Immunoprecipitation-Exonuclease ChIP-Exo at JoVE.com

High-Resolution Mapping of Protein-DNA Interactions in Mouse Stem Cell-Derived Neurons using Chromatin Immunoprecipitation-Exonuclease ChIP-Exo

קביעה מדויקת של מיקומים מחייבי חלבון ברחבי הגנום חשובה להבנת ויסות הגנים. כאן אנו מתארים שיטת מיפוי גנומית המטפלת בדנ"א כרומטין-אימונו-חיסוני עם עיכול exonuclease (ChIP-exo) ואחריו רצף תפוקה גבוהה. שיטה זו מזהה אינטראקציות בין חלבון לדנ"א עם רזולוציית מיפוי קרובה של זוג בסיס ויחס אות לרעש גבוה בנוירונים של יונקים.

מיפוי ברזולוציה גבוהה של אינטראקציות חלבון-DNA בתאי גזע עכבר נוירונים באמצעות כרומטין Immunoprecipitation-Exonuclease (ChIP-Exo)

Identification of specific protein-DNA interactions on the genome is important for understanding gene regulation. Chromatin immunoprecipitation coupled ...

The main advantage of our ChIP-exo method is the improved mapping resolution of protein DNA interactions in the cell compared to the conventional chromatin immunoprecipitation method. To prepare protein G magnetic beads for ChIP, mix the magnetic beads until homogeneous. Then add 25 microliters of the magnetic beads to a two milliliter protein low bind tube.Add one milliliter of blocking solution to the beads. Mix well by pipetting, then place the tube on a magnetic rack for one minute. Once the supernatant is clear, remove it.Next, add one milliliter of blocking solution to the beads. Place the tube on a rocking platform at four degrees Celsius and rock for 10 minutes, then briefly spin the tube. Place the tube on the magnetic rack and remove the supernatant.Add 500 microliters of blocking solution to the magnetic beads. Briefly spin the antibody against Islet-1, then add four micrograms of the antibody to the tube containing the magnetic beads. Place the tube containing magnetic beads and Islet-1 antibody on a rocking platform at four degrees Celsius and rock for six to 24 hours.To begin the chromatin immunoprecipitation, wash the antibody-coated beads in one milliliter of blocking solution. Place the tube containing the antibody-coated beads on a rocking platform at four degrees Celsius for five minutes. After briefly spinning, place the tube on a magnetic rack and remove the supernatant.Resuspend the antibody-coated beads in 50 microliters of blocking solution. Add one milliliter of sonicated lysates to the antibody-coated beads, then incubate the sample on a rocking platform at four degrees Celsius overnight. After allowing the sample to incubate overnight, collect liquid from the cap by briefly spinning the tube, then place the tube on a magnetic rack.And after one minute, remove the supernatant carefully with a pipette. Next, perform a series of washes as follows. Add one milliliter of cold wash buffer containing CPI to the sample.Mix the sample on a rocking platform at four degrees Celsius for five minutes. Briefly spin the sample tube, then place on a magnetic rack. After one minute, remove the supernatant with a pipette.For the first enzymatic reaction and repair and DA tailing, add 38 microliters of autoclaved double distilled water to the sample, then add end prep reaction mix and end prep enzyme mix. Mix the contents of the tube by pipetting, then incubate the sample at 20 degrees Celsius for 30 minutes. Next, wash the sample beads with high salt wash buffer, lithium chloride wash buffer, and 10 millimolar Tris hydrogen chloride buffer as described previously.To perform the index adapter ligation, add 27 microliters of cold 10 millimolar Tris hydrogen chloride buffer to the sample. Then add index adapter, ligation enhancer, and ligase master mix. Incubate the sample at 20 degrees Celsius for 15 minutes.Again, wash the sample beads with high salt wash buffer, lithium chloride wash buffer, and 10 millimolar Tris hydrogen chloride buffer. Then add 47 microliters of cold 10 millimolar Tris hydrogen chloride buffer to the sample. To repair the nick in the DNA resulting from the missing phosphodiester bond, add 11.1 microliters of the fill-in mix to the sample.Incubate the sample at 30 degrees Celsius for 20 minutes. After a series of washes, add 50 microliters of cold autoclaved double distilled water to the sample. To digest the ChIP DNA in the five prime to three prime direction, add lambda exonuclease buffer and lambda exonuclease and mix the sample by pipetting.Incubate the sample at 37 degrees Celsius for 30 minutes. After the digestion is complete, repeat the three washes a final time. To elute ChIP sample from the beads, resuspend the sample in 75 microliters of ChIP elution buffer and incubator at 65 degrees Celsius for 15 minutes at 130 times G.Add 2.5 microliters of 20 milligrams per milliliter proteinase K to the sample.Vortex the sample briefly, then incubate overnight at 65 degrees Celsius. Briefly spin the sample and place on a magnetic rack. After one minute, transfer the supernatant to a new 1.5 milliliter tube.Purify and elute the DNA. After purifying the eluted DNA, transfer 16 microliters of the extracted DNA sample to a PCR tube. Add 1.2 microliters of denaturing and primer annealing mix to the sample.Using the program described in table six of the manuscript, denature and anneal primers to the template DNA. Add three microliters of primer extension mix to the sample and run the PCR program described in table seven of the manuscript. Add 4.1 microliters of DA tailing mix to the sample and run the sample using the PCR program in table eight of the manuscript.Then add 21.5 microliters of universal adapter ligation mix to the sample and incubate for 15 minutes at 20 degrees Celsius. Add 29 microliters of LM-PCR mix to the sample, then run the sample using the program from table 10 of the manuscript. Following 18 cycles of LM-PCR, ChIP-exo samples from mouse motor neurons were electrophoresed on a 1.5%agarose gel.The results for ChIP-exo Islet-1 showed amplified DNA libraries around 200 to 400 base pairs indicating that the ChIP-exo libraries were successfully amplified by LM-PCR. The band around 100 base pairs represents artifacts from adapters and PCR primers. The no antibody control demonstrates that non-specific background DNA was digested by the lambda exonuclease treatment.Using ChIP-exo and ChIP-seq, Islet-1 bound locations were identified. The ChIP-exo signal was highly focused at Islet-1 binding sites detecting multiple clustered Islet-1 transcription factor binding patterns. The ChIP-seq signal displayed broader signals indicating that ChIP-exo had higher mapping resolution than ChIP-seq for Islet-1.Multiple transcription factors often bind DNA next to each other as a protein-DNA complex. ChIP-exo allows us to study how multiple transcription factors recognize and regulate target DNA.

Research

JoVE Journal

Genetics

High-Resolution Mapping of Protein-DNA Interactions in Mouse Stem Cell-Derived Neurons using Chromatin Immunoprecipitation-Exonuclease (ChIP-Exo)

Mapping RNA-RNA Interactions Globally Using Biotinylated Psoralen

מיפוי RNA-RNA אינטראקציות גלובלי באמצעות Psoralen Biotinylated

Knowing how RNAs interact with themselves and with others is key to understanding RNA based gene regulation in the cell. While examples of RNA-RNA ...

Genome-wide Mapping of Protein-DNA Interactions with ChEC-seq in Saccharomyces cerevisiae

Genome-wide Mapping of Protein-DNA Interactions with ChEC-seq in Saccharomyces cerevisiae

מיפוי רחב של הגנום של אינטראקציות DNA-חלבון עם CHEC-Seq ב<em&gt; Saccharomyces cerevisiae</em

Genome-wide mapping of protein-DNA interactions is critical for understanding gene regulation, chromatin remodeling, and other chromatin-resident ...

Chromatin Immunoprecipitation (ChIP) in Mouse T-cell Lines

Chromatin Immunoprecipitation ChIP in Mouse T-cell Lines

הכרומטין Immunoprecipitation (שבב) ב עכבר T-cell שורות

Signaling pathways regulate gene expression programs via the modulation of the chromatin structure at different levels, such as by post-translational ...

Retroviral Scanning: Mapping MLV Integration Sites to Define Cell-specific Regulatory Regions

Retroviral סריקה: מיפוי MLV אתרי אינטגרציה להגדרת אזורים רגולטוריים ספציפיים לתא

Moloney murine leukemia (MLV) virus-based retroviral vectors integrate predominantly in acetylated enhancers and promoters. For this reason, mLV ...

High Resolution Fluorescent In Situ Hybridization in Drosophila Embryos and Tissues Using Tyramide Signal Amplification

High Resolution Fluorescent In Situ Hybridization in Drosophila Embryos and Tissues Using Tyramide Signal Amplification

ברזולוציה גבוהה פלורסנט בחיי עיר הכלאה של עוברי דרוזופילה ורקמות באמצעות הגברה Tyramide אות

In our efforts to determine the patterns of expression and subcellular localization of Drosophila RNAs on a genome-wide basis, and in a variety of ...

Mapping Genome-wide Accessible Chromatin in Primary Human T Lymphocytes by ATAC-Seq

מיפוי הגנום כולו נגיש כרומטין של לימפוציטים מסוג T אנושי ראשוני על ידי האטא ק-Seq

Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high-throughput sequencing (ATAC-seq) is a method used for the identification of open (accessible) regions ...

Promoter Capture Hi-C: High-resolution, Genome-wide Profiling of Promoter Interactions

יזם לכידת שלום-c: ברזולוציה גבוהה, הגנום כולו פרופיל של אינטראקציות יזם

The three-dimensional organization of the genome is linked to its function. For example, regulatory elements such as transcriptional enhancers control the ...

CRISPR-Mediated Reorganization of Chromatin Loop Structure

CRISPR בתיווך ארגון מחדש של הכרומטין לולאה

Recent studies have clearly shown that long-range, three-dimensional chromatin looping interactions play a significant role in the regulation of gene ...

High-Resolution Comparison of Bacterial Conjugation Frequencies

השוואה ברזולוציה גבוהה של תדרים קוניוגציה

Bacterial conjugation is an important step in the horizontal transfer of antibiotic resistance genes via a conjugative DNA element. In-depth comparisons ...

Chromatin Immunoprecipitation Assay Using Micrococcal Nucleases in Mammalian Cells

כרומטין Immunoprecipitation שימוש בנוקלאוסים מיקרוקוקל בתאי מיונקים

To express cellular phenotypes in organisms, living cells execute gene expression accordingly, and transcriptional programs play a central role in gene ...