一文读懂 ChIPseq

一文读懂 ChIPseq

一、介绍二、测序原理三、检测蛋白质与DNA序列的结合峰1、将测序得到的 DNA 片段(sequenced fragments)匹配到参考基因组2、使用空白对照(control)3、将覆盖到参考基因组的DNA片段堆叠用柱状图画出来,就会看到峰。四、影响测序结果的因素1、免疫共沉淀的影响2、测序的影响3、测序深度的影响4、重复样和重现性摘自:白墨,知乎【https://zhuanlan.zhihu.com/p/279354841】

一、介绍

ChIP-seq,测序方法ChIP 指染色质免疫共沉淀技术(Chromatin Immunoprecipitation,ChIP),seq 指的是二代测序方法作用:识别蛋白质与DNA互相作用情况原理:染色质免疫共沉淀 + 二代测序应用:常用于转录因子结合位点和组蛋白修饰位点的研究

二、测序原理1、使用甲醛将目标蛋白与染色质交联固定起来2、从细胞裂解液分离基因组DNA,通过超声打断DNA为一定长度的小片段3、添加与目标蛋白质特异的抗体,该抗体与目标蛋白形成免疫沉淀免疫结合复合体4、去交联,纯化DNA即得到染色质免疫沉淀的DNA样本,准备测序5、建立好文库,用测序仪进行测序详细测序过程可以参考:二代测序原理

三、检测蛋白质与DNA序列的结合峰

1、将测序得到的 DNA 片段(sequenced fragments)匹配到参考基因组很显然,如果在基因组的某个位置蛋白质结合的概率越大,那么该位置检测到的 DNA 片段堆叠的就会越高。

2、使用空白对照(control)为什么需要对照组?

一般检测出的峰值会有背景噪音,也就是会夹渣一些没有用抗体捕获的DNA片段也被测序了。

开放的染色质区域比封闭的区域更容易断裂序列标签在基因组中分布不均允许我们在比对的控件中与相同区域进行比较消除 ENCODE 提供了 Black list的影响

所以会准备空白对照,排除假阳性,对照组有有两种:

input DNA:不用任何抗体捕获的DNA;mock IP DNA:用不含有抗体的DNA

利用对照组去除实验组中的背景噪音,就会让我们检测到的峰更明显。

3、将覆盖到参考基因组的DNA片段堆叠用柱状图画出来,就会看到峰。这里需要知道,ChIPseq是可以检测转录因子的结合,也可以检测组蛋白修饰的。而且二者有着截然不同的峰形:转录因子结合的特征峰:组蛋白修饰结合的特征峰:当然我们也可以使用,UCSC基因组浏览器显示。

四、影响测序结果的因素

1、免疫共沉淀的影响

高效特异性抗体起始物料量ChIP DNA产量取决于多种因素细胞类型标记或蛋白质丰富程度(组蛋白比TF具有更高的结合覆盖率)抗体质量

对于组蛋白,使用来自T细胞的20ug染色质DNA作为起始材料,总共会得到15-50ng DNA。对于TF,通常从2500万个细胞(200ug染色质)中得到5-25ng。-Subhash Tripathi,ResearchGate

染色质片段

片段大小:影响ChIP-seq中的信噪比因细胞类型而异偏向启动子区域的片段会在ChIP AND对照(输入)样品中的启动子上引起ChIP-seq富集

2、测序的影响

Reads 长度较长的 Reads 和双末端 Reads 可提高匹配率仅对于等位基因特异性染色质事件,转座因子研究而言是必需的避免分批次测序深度(最小5-10M;对于转录因子,标准为20-40M;对于组蛋白修饰宽谱图则更高)序列输入对照的深度等于或大于IP样本

3、测序深度的影响H3K4me3H3K27me3从每个子样本中H3K4me3,H3K36me3和H3K27me3回收的全部数据中获得的显著富集区域的百分比对另外100万条 Reads 进行测序时,捕获的富集区域增加的百分比

4、重复样和重现性重复多次通常比更高的深度更有效

最好低深度测序高质量样本,而不是高深度低质量样本

参考:https://academic.oup.com/nar/article/42/9/e74/1248114https://en.wikipedia.org/wiki/ChIP_sequencing#/media/File:Chromatin_immunoprecipitation_sequencing.svghttps://www.abcam.com/epigenetics/studying-epigenetics-using-chip

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