ChIP試驗的結果示例
基于上述的技術優勢,ChIP首先被用來研究分子層面上的調控機制,區別于其他研究轉錄調控相關性的實驗手段。這類分子機制研究多數是關注于DNA結合位點是否為啟動子區或其他轉錄調控位點。例如,癌基因myc上游調控機制的研究非常之多,然而大多停留于假說階段。Soo等人 [20] 于近期首先發現轉錄因子Tcf-4和β-catenin共同上調c-Myc基因調控因子enhance E的表達,然而luciferase reporter實驗結果僅能證明β-catenin和轉錄因子Tcf-4與enhance E的相關性,無法提供證據表明這兩種細胞因子如何作用于enhance E基因上。因此,他們采用了ChIP技術,證明前列腺癌LnCAP細胞中是Tcf-4而不是β-catenin直接結合到enhance E基因上,這就表明Tcf-4直接參與到enhance E的調控中。此結果與Hatzis等人 [25] 對直腸癌細胞系LS174T做的ChIP-CHIP測得的結果一致,證實了一直以來研究者關于myc存在遠端增強子的猜測。類似地,有研究表明β-catenin與FGF2相互作用,影響神經干細胞增殖或分化,然而具體如何協同調控增殖或分化進程尚未知,直到Israsena等人[10]用ChIP試驗證明了β-catenin僅在FGF2存在時與neurogenin啟動子直接結合,從而調控FGF2下游信號通路。這就解釋了FGF2在該信號通路中的主導作用。另一種常見的分子機制研究則是關注于DNA結合位點下游的基因,用此類基因的表達活化或抑制來解釋表型上的差異。例如,Seo等人 [26] 采用ChIP技術分析了NeuroD結合位點的下游基因,發現了多個轉錄調控因子,因此得出結論,NeuroD則位于該神經發育調控網絡的重要位置。
其次,ChIP也往往被用來驗證其他DNA-蛋白質相互作用研究方法所得的結果。由于其他研究方法并非在體內(in vivo)實現或者尚不能得出確切結論,因此需要ChIP試驗進行有力的支持。有研究 [6] 通過WB, MSP,EMSA等技術發現乳腺癌細胞的高度惡性與抑制腫瘤轉移相關的TFPI-2基因啟動子區過度甲基化有關,之后用ChIP試驗則證實了該區域高度甲基化后確實轉錄水平因此受到影響,為上述的結論提供更充分的論據。類似的,Peng等人 [13] 用EMSA技術得出水稻轉錄因子OsLFL1結合于Ehd1基因的啟動子區的初步結論后,采用ChIP在體內重復出了這個結果,因此zui終能確定該轉錄因子的結合位置。
zui后,ChIP是染色質結構改變,特別是組蛋白修飾后,研究全基因組活化或抑制作用的少數工具之一。ChIP可以針對乙酰化或者甲基化的組蛋白,富集該區域的DNA,因此可以進行基因組的多樣性分析。2008年,Xiang等人 [7] 發現硒(Se)處理與前列腺癌細胞的DNA甲基化水平降低、組蛋白乙酰化水平升高、GSTP1(前列腺癌相關蛋白)活化有關。試驗中,他們用ChIP技術富集了乙酰化H3-k9和甲基化H3-K9,對分離獲得的DNA進行多個基因的PCR擴增。結果顯示GSTP1基因在處理組和非處理組之間有顯著差異,這表明Se處理的癌細胞GSTP1啟動子相關的H3-K9乙酰化水平提高、H3-K3甲基化水平降低,預示Se可能具有調節染色質表觀結構的功能。
正因為ChIP技術對于表觀遺傳學及信號轉導研究是如此之重要,默克密理博特別為該領域的科學家們專門開發了的ChIP解決方案,其中完備的ChIP試劑盒免去提前準備各種試劑(包括鮭魚精子DNA包被的瓊脂糖珠子、Protein A/G等)的麻煩,的ChIP抗體節省了抗體測試的時間和精力,優化的protocol大大降低了ChIP實驗的難度、減少摸索實驗條件的時間。經過不斷的改良及完善,新一代的EZ-ChIP能夠提供陰性、陽性對照和DNA純化柱,使ChIP試驗更為可靠,大量經典文獻的引用即是其品質的保證 [27-29] 。另外,對于應用越來越多的ChIP on CHIP,默克密理博還提供EZ-Magna ChIP試劑盒,磁珠分離技術讓ChIP跨入高通量時代,為全基因組的探索插上翱翔的翅膀。
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