染色質免疫沉淀(ChIP)是研究蛋白質-DNA相互作用的一項強大技術,廣泛用于多個領域的染色質相關蛋白的研究(如組蛋白及其異構體,轉錄因子等),特別適用于已知啟動子序列或整個基因位點的組蛋白修飾分析研究。這項技術采用特定抗體來富集存在組蛋白修飾或者轉錄調控的DNA片段,通過多種下游檢測技術(定量PCR,芯片,測序等)來檢測此富集片段的DNA序列。
ChIP技術自誕生之后,已成功的應用于人或動物細胞和組織 [1] 、植物組織 [2] 、酵母 [3] 以及細菌、質粒 [4] 。由于在信號轉導和表觀遺傳研究中的突出作用,ChIP在腫瘤 [5-7] 、神經科學 [8-10] 、植物發育[11-13] 等領域中應用非常廣泛,同時有關細胞凋亡 [14] 、雌激素信號轉導 [15] 、胰島素抵抗 [16] 、組織發育[1] 的文獻中也用到ChIP。
目前,zui常見的有以下兩種ChIP實驗技術:
1. nChIP:用來研究DNA及高結合力蛋白,采用微球菌核酸酶(micrococcal nuclease)消化染色質,然后進行片段富集及后續分析,適用于組蛋白及其異構體,例如 [17-19] ;
2. xChIP:用來研究DNA及低結合力蛋白,采用甲醛或紫外線進行DNA和蛋白交聯,超聲波片段化染色質,然后進行片段富集及后續分析,適用于多數非組蛋白的蛋白,例如 [9, 15, 20] 。
X-ChIP試驗的一般過程
以上兩種方法在分離DNA-蛋白質復合物之后,對DNA進行PCR擴增,驗證目標序列的存在。除驗證實驗外,ChIP DNA也可以進行測序分析,這種方法被稱為ChIP-seq [22] ;也可做芯片分析,這種方法被稱為ChIP on CHIP或ChIP-CHIP[23] 。這兩種方法都可用于分析感興趣蛋白結合的未知序列,而不需要知道目標序列的詳細信息,因此可以進行探索性的研究。當需要對DNA結合的蛋白復合物(兩個或兩個以上蛋白共同結合在DNA上)進行研究時,可以采用reChIP技術對DNA蛋白復合物進行再次富集,從而分析兩種蛋白同時結合的DNA片段,例如轉錄調控因子及其受體復合物 [24]。細胞
相比其他DNA與蛋白相互作用的研究工具,ChIP的突出優勢在于通過檢測蛋白(in vivo)與DNA的物理結合,研究體內真實情況下的染色質結構,因此得出確鑿的誘導或阻礙轉錄的證據,這對構架信號調控網絡至關重要。同時,通過此工具也可以區分轉錄調控的直接作用和非直接作用 [21] ,從而使研究者對轉錄調控過程有更而深刻的認識。