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

Ringraziamo il membro del laboratorio Rhee per aver condiviso dati inediti e preziose discussioni. Questo lavoro è stato supportato dalla sovvenzione RGPIN-2018-06404 (H.R.) del Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC).

NOTA: L'acqua distillata autoclavata e deionizzata (ddH2O) è raccomandata per la produzione di tamponi e miscele di master di reazione. Le sezioni 1−4 descrivono la lisi cellulare e la sonicazione, le sezioni 5−7 descrivono l'immunoprecipitazione della cromatina (ChIP), le sezioni 8−11 descrivono le reazioni enzimatiche sulle perline, le sezioni 12 e 13 descrivono l'eluizione del ChIP e la purificazione del DNA, e le sezioni 14−19 descrivono la preparazione della biblioteca.
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<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. 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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. 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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. 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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>

In questo protocollo, il ChIP seguito dalla digestione dell'esonucleasi viene utilizzato per ottenere librerie di DNA per l'identificazione delle interazioni proteina-DNA nelle cellule dei mammiferi ad altissima risoluzione di mappatura. Molte variabili contribuiscono alla qualità dell'esperimento ChIP-exo. I parametri sperimentali critici includono la qualità degli anticorpi, l'ottimizzazione della sonicazione e il numero di cicli LM-PCR. Questi parametri sperimentali critici sono anche ciò che può limitare gli espe...

Le posizioni delle interazioni proteina-DNA forniscono informazioni sui meccanismi di regolazione genica. L'immunoprecipitazione della cromatina accoppiata con il sequenziamento ad alta produttività (ChIP-seq) è stata utilizzata per un decennio per esaminare le interazioni proteina-DNA a livello genomico nellecellule viventi 1,2. Tuttavia, il metodo ChIP-seq è limitato dall'eterogeneità nella frammentazione del DNA e dalla contaminazione del DNA non legato che porta a bassa risoluzione di mappatura, falsi positivi, chiamate perse e segnale di fondo non specifico. La combinazione di ChIP con digestione dell'esonucleasi (ChIP-exo) migliora il metodo ChIP-seq tagliando il DNA ChIP ai punti di collegamento incrociato proteina-DNA, fornendo una risoluzione vicina alla coppia di basi e un basso segnale di fondo3,4,5. La risoluzione di mappatura notevolmente migliorata e il basso background fornito da ChIP-exo consentono di determinare posizioni di legame proteina-DNA accurate e complete in tutto il genoma. ChIP-exo è in grado di rivelare motivi di legame del DNA funzionalmente distinti, interazioni cooperative tra fattori di trascrizione (TF) e più siti di collegamento incrociato proteina-DNA in una certa posizione di legame genomico, non rilevabili da altri metodi di mappaturagenomica 3,4,6,7.
ChIP-exo è stato inizialmente utilizzato nel lievito in erba per esaminare il legame dna specifico della sequenza dei TF, per studiare l'organizzazione precisa del complesso di pre-iniziazione della trascrizione e la struttura sub-nucleosomica dei singoli istoniattraverso il genoma 4,8,9. Dalla sua introduzione nel 20114, ChIP-exo è stato utilizzato con successo in molti altri organismi tra cui batteri, topi e cellule umane7,10,11,12,13,14,15,16,17. Nel 2016, Rhee et al. Questo studio ha dimostrato che in assenza di Lhx3, Isl1 viene reclutato in nuovi esaltatori neuronali legati da Onecut1 TF per mantenere l'espressione genica dei geni dell'effettore neuronale. In questo studio, ChIP-exo ha rivelato come più TF riconoscano dinamicamente il tipo di cellula e gli elementi regolatori del DNA specifici dello stadio cellulare in modo combinatorio a una risoluzione di mappatura quasi nucleotidica. Altri studi hanno anche usato il metodo ChIP-exo per comprendere l'interazione tra proteine e DNA in altre linee cellulari di mammiferi. Han et al.7 usò chip-exo per esaminare l'organizzazione a livello genomico dei TF GATA1 e TAL1 nelle cellule erythroid del topo usando chIP-exo. Questo studio ha scoperto che tal1 viene reclutato direttamente nel DNA piuttosto che indirettamente attraverso interazioni proteina-proteina con GATA1 durante la differenziazione erythroid. Studi recenti hanno anche utilizzato ChIP-exo per profilare le posizioni di legame a livello genomico di CTCF, RNA Polimerasi II e segni istonografici per studiare i meccanismi epigenomici e trascrizionale nelle lineecellulari umane 18,19.
Esistono diverse versioni del protocollo ChIP-exo disponibili3,5,20. Tuttavia, questi protocolli ChIP-exo sono difficili da seguire per le ricerche che non hanno familiarità con la preparazione della libreria di sequenziamento di nuova generazione. Un'eccellente versione del protocollo ChIP-exo è stata pubblicata con istruzioni facili da seguire e un video21, ma conteneva molti passaggi enzimatici che richiedono una notevole quantità di tempo per il completamento. Qui si segnala una nuova versione del protocollo ChIP-exo contenente passaggi enzimatici ridotti e tempi di incubazione e spiegazioni per ogni fase enzimatica21. Le reazioni di riparazione finale e di coda dA sono combinate in un unico passaggio utilizzando l'enzima di preparazione finale. I tempi di incubazione per i passaggi di lisciviazione dell'indice e dell'adattatore universale sono ridotti da 2 h a 15 minuti utilizzando un esaltatore di legatura. La reazione della chinasi dopo il passaggio di legatura della scheda di indice descritto nel precedente protocollo ChIP-exo è stata rimossa. Al contrario, durante la sintesi del DNA dell'oligo viene aggiunto un gruppo fosfato a una delle 5' estremità dell'adattatore indice (Tabella 1), che verrà utilizzato per la fase di digestione dell'esonucleasi lambda. Mentre il precedente protocollo ChIP-exo utilizzava la digestione dell'esonucleasi RecJf per eliminare i contaminanti di DNA a singolo filamento, questo passaggio di digestione viene rimosso qui perché non è fondamentale per la qualità della libreria ChIP-exo. Inoltre, per purificare il DNA inverso incrociato dopo l'eluizione del ChIP, viene utilizzato un metodo di purificazione magnetica delle perline al posto del metodo di estrazione fenolo:cloroformio:alcol isoamile (PCIA). Ciò riduce i tempi di incubazione dell'estrazione del DNA. È importante sottolineare che rimuove la maggior parte dei dimeri della scheda formati durante la legatura della scheda di indicizzazione, il che può influire sull'efficienza della PCR mediata dalla legatura.
Il protocollo ChIP-exo qui presentato è ottimizzato per il rilevamento di precise interazioni proteina-DNA nei neuroni dei mammiferi differenziati dalle cellule staminali embrionali del topo (ES). In breve, le cellule neuronali raccolte e incrociate vengono lese, per consentire alla cromatina di essere esposta alla sonicazione, quindi sonicate in modo da ottenere frammenti di DNA di dimensioni appropriata (Figura 1). Le perline rivestite di anticorpi vengono quindi utilizzate per immunoprecipitato selettivamente la cromatina frammentata e solubile alla proteina di interesse. Mentre il DNA immunoprecipitato è ancora sulle perline, vengono eseguite la riparazione finale, la legatura degli adattatori di sequenziamento, la reazione di riempimento e le fasi di digestione delle esonucleasi lambda da 5' a 3 '. La fase di digestione dell'esonucleasi è ciò che conferisce a ChIP-exo la sua altissima risoluzione e l'elevato rapporto segnale-rumore. L'esonucleasi lambda taglia il DNA immunoprecipitato alcune coppie di basi (bp) dal sito di reticolamento, causando così la degradazione del DNA contaminante. Il DNA ChIP trattato con esonucleasi viene eluita dalle perline rivestite di anticorpi, i collegamenti incrociati proteina-DNA sono invertiti e le proteine sono degradate. Il DNA viene estratto e denaturato in DNA ChIP a singolo filamento, seguito dalla ricottura del primer e dall'estensione per realizzare DNA a doppio filamento (dsDNA). Successivamente, viene eseguita la legatura di un adattatore universale alle estremità trattate con esonucleasi. Il DNA risultante viene purificato, quindi amplificato pcr, purificato in gel e sottoposto a sequenziamento di nuova generazione.
Il protocollo ChIP-exo è più lungo del protocollo ChIP-seq, ma non è molto impegnativo dal punto di vista tecnico. Qualsiasi DNA ChIP immunoprecipitato con successo può essere sottoposto a ChIP-exo, con diversi passaggi enzimatici aggiuntivi. I notevoli vantaggi del ChIP-exo, come la risoluzione di mappatura ultra-alta, un segnale di fondo ridotto e la diminuzione di falsi positivi e negativi, per quanto riguarda i siti di legame genomico, superano il costo del tempo.

<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)

L'identificazione di specifiche interazioni proteina-DNA sul genoma è importante per comprendere la regolazione genica. L'immunoprecipitazione della cromatina accoppiata con il sequenziamento ad alta produttività (ChIP-seq) è ampiamente utilizzata per identificare le posizioni di legame a livello genomico delle proteine leganti il DNA. Tuttavia, il metodo ChIP-seq è limitato dalla sua eterogeneità nella lunghezza dei frammenti di DNA sonicato e del DNA di fondo non specifico, con conseguente bassa risoluzione di mappatura e incertezza nei siti di legame con il DNA. Per superare questi limiti, la combinazione di ChIP con digestione esonucleasi (ChIP-exo) utilizza la digestione delle esonucleasi da 5' a 3' per tagliare il DNA immunoprecipitato di dimensioni eterogenee al sito di reticolamento proteina-DNA. Il trattamento con esonucleasi elimina anche il DNA di fondo non specifico. Il DNA preparato dalla libreria e digerito con esonucleasi può essere inviato per il sequenziamento ad alta produttività. Il metodo ChIP-exo consente una risoluzione di mappatura vicina alla coppia di basi con una maggiore sensibilità di rilevamento e un segnale di fondo ridotto. Di seguito è descritto un protocollo ChIP-exo ottimizzato per le cellule di mammifero e il sequenziamento di nuova generazione.

La figura 2A illustra i risultati della sonicazione dopo la llisi cellulare e la sonicazione, con vari cicli, delle cellule dei motoneuroni differenziate dalle cellule ES del topo. Il numero ottimale di cicli di sonicazione (ad esempio, 12 cicli nella Figura 2A) ha generato una forte intensità del DNA in frammenti di DNA 100−400 bp. Le librerie ChIP-exo di alta qualità si basano sulle dimensioni e sulla quantità di DNA di cromatina frammentato. Pertanto, l'...

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

La determinazione precisa delle posizioni di legame proteico in tutto il genoma è importante per comprendere la regolazione genica. Qui descriviamo un metodo di mappatura genomica che tratta il DNA immunoprecipitato di cromatina con digestione dell'esonucleasi (ChIP-exo) seguito da sequenziamento ad alta produttività. Questo metodo rileva le interazioni proteina-DNA con una risoluzione di mappatura vicina alla coppia di basi e un elevato rapporto segnale-rumore nei neuroni dei mammiferi.

Mappatura ad alta risoluzione delle interazioni proteina-DNA nei neuroni derivati dalle cellule staminali del topo utilizzando l'immunoprecipitazione-esonucleasi della cromatina (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

Mappatura delle interazioni RNA-RNA globalmente utilizzando Psoralen biotinilato

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 ...

Ricerca

Genetica

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

Mappatura di interazioni proteine-DNA con ChEC-seq nel gene-wide<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

Immunoprecipitazione cromatinica (ChIP) nelle linee di cellule T delle cellule

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

Scansione retrovirale: Mappatura dei siti di integrazione MLV per definire regioni regolatori specifiche per le cellule

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

Ibridazione fluorescente In Situ ad alta risoluzione in embrioni della drosofila e tessuti mediante amplificazione del segnale Tyramide

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

Mappatura del genoma della cromatina accessibile in linfociti T umani primari da ATAC-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

Promotore cattura Ciao-c: Ad alta risoluzione, Genome-wide profilatura delle interazioni del promotore

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-mediata di riorganizzazione della struttura della cromatina Loop

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

Confronto ad alta risoluzione delle frequenze di Coniugazione batterica

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

Cromatina Immunoprecipitazioni Analisi Utilizzando Nucleasi Micrococal nelle cellule di Mammaliana

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