ChIP-Seq技術在人正常組織細胞分化中的應用

人正常組織細胞基因的轉錄調控是生物基因表達調控層次中Z關鍵的一層, 轉錄因子(TFs)通過特異性結合調控區域的DNA序列來調控基因轉錄過程。其中, 基礎轉錄因子通過與RNA聚合酶在轉錄起始位點附近的啟動子區的相關作用在實現基因的準確轉錄中起著關鍵作用; 而調控性轉錄因子則通過與增強子結合在組織發育、細胞分化等基因表達水平調控中發揮著極其重要的作用。 所以, 理解轉錄因子與結合位點間的相互作用是準確揭示轉錄調控機制、構建轉錄調控網絡的關鍵所在。轉錄因子及其DNA結合位點的鑒定, 以及它們構成的基因轉錄調控網絡的構建已經成為目前生物信息學和系統生物學研究的重點領域, 也是生命科學研究的前沿熱點。

1 轉錄因子調控機理研究的技術發展現狀

轉錄調控及相關網絡的搭建是目前分子細胞生物學研究中的一個熱點領域, 而研究轉錄因子與靶基因間的相互作用及識別轉錄因子結合位點 (transcription factor binding sites, TFBSs)是理解轉錄調控機制的關鍵。要弄清楚這些轉錄因子調控基因表達的分子機制, 就必須鑒定出這些轉錄因子全部的靶基因并構建其操縱的轉錄調控網絡。

1.1 傳統研究技術

基因轉錄過程的激活、抑制和調節主要通過轉錄因子蛋白與其在基因組序列中對應位置的結合位點之間的交互作用來實現。轉錄調控因子有序地結合在目標基因不同調控區域中的特殊位點, 啟動基因的轉錄和控制基因的轉錄效率。這些位點被稱為轉錄因子結合位點(TFBSs)。因此, 轉錄因子結合位點是轉錄因子結合到靶基因上的一段DNA基序, 長度范圍從幾個堿基到十幾個堿基之間。由于同一轉錄因子往往同時調控若干個基因, 同時不同轉錄因子通過相互作用也可以協同調控同一靶基因, 轉錄因子與靶基因之間的相互作用也具有不同程度的特異性和親和性, 所以不同基因上的結合位點保守性較弱。較短的DNA寡片段在規模較大基因組中重復出現的次數很多; 同一轉錄因子的結合位點又具有一定的可變性, 這給TFBS的識別研究帶來了困難, 盡管科研工作者對TFBS研究已有多年, 但大多數轉錄因子調控靶基因的具體調控模式仍不明朗。

轉錄因子結合實驗(transcription factor assay)、電泳遷移率變動分析(electrophoretic mobility shift assay)、DNase I足印法(DNase I footprinting)、酵母單雜交系統等實驗技術是識別轉錄因子結合位點的傳統方法。雖然, 這些技術可以逐一鑒別出與特定轉錄因子結合的DNA序列片段, 但由于它們很難充分反映生理情況下DNA與蛋白相互作用的情況, 也很難捕捉到在染色質水平上基因表達調控的動態瞬時事件, 人正常組織細胞加上昂貴的費用及較長的時間花費說明已顯然不適合開展后基因組時代DNA轉錄因子結合位點的鑒定。近年, 染色質免疫沉淀技術 (ChIP)被廣泛用于研究體內轉錄調控因子與靶基因啟動子上特異性核苷酸序列的結合, 并已成為研究染色質水平基因表達調控的Z標準有效的方法。
200    Malt Extract Broth    用于酸性罐頭食品商業無菌檢驗    麥芽浸膏湯   
250    Mn2+Nutrient Agar    用于嗜熱需氧芽孢桿菌的檢驗    錳鹽營養瓊脂  
250    Egg Yolk Agar Base    加入卵黃，用于厭氧梭狀芽孢桿菌的分離培養    卵黃瓊脂基礎   
100    Dried Meat Particle    加入皰肉基礎，配成皰肉培養基    皰肉牛肉粒  
250    Buffered Listeria Enrichment Broth    用于李氏菌的增菌培養(MercK標準)    緩沖李氏菌增菌肉湯基礎
1ml*5支    Buffered Listeria Enrichment Broth Supplement    每支加入225ml緩沖李氏菌增菌肉湯基礎中    緩沖李氏菌增菌肉湯基礎添加劑
250    PALCAM Agar    用于單增李氏菌選擇性分離    PALCAM 瓊脂
1mg/支*10    PALCAM Supplement    添加到HB4188中，用于李氏菌的選擇性分離培養    PALCAM添加劑
人正常組織細胞