Nature Biotechnology：可取代ChIP-seq的新技術
日期：2015-03-10 08:54:59
生物體內的所有細胞都攜帶著相同的遺傳物質——DNA。不同細胞讀取和表達不同的部分，從而實現特異性的功能。比如說，神經細胞表達的基因幫助它們給其他神經細胞傳遞信息，而免疫細胞表達基因幫助它們合成抗體。
這樣的基因表達受到轉錄因子的控制，但人們一直很難定位功能性轉錄因子在DNA上的結合位點。之前的全基因組分析讓人感到更加困惑，似乎轉錄因子在DNA上到處結合，甚至結合在不開/關基因的地方。
日前，Stowers醫學研究所的研究人員開發了一個能夠在基因組中精確定位轉錄因子結合位點的新技術，該技術分辨率很高，大大優于之前的分析方法。這一成果發表在三月九日的Nature Biotechnology雜志上。
研究顯示，功能性的轉錄因子結合位點存在清晰的印跡，也就是說轉錄因子結合在特定的序列上。而那些可疑的結合位點并沒有特定的模式，非常散亂。
“我們鑒定了轉錄因子結合位點獨有的序列模體（motif），還發現了其他與結合特異性有關的序列。現在我們有了更多的信息，這些信息有助于理解轉錄因子如何作用于遺傳密碼進而影響表達，”Stowers研究所的Julia Zeitlinger博士說，這篇文章的第一作者還包括他的同事Qiye He和Jeff Johnston。
十五年來，人們在染色質免疫沉淀（ChIP）的基礎上，開發了許多在基因組中定位轉錄因子結合的技術，包括ChIP-chip、ChIP-seq、ChIP-exo等等。不過這些技術都存在一定的問題，而Zeitlinger等人找到了解決問題的方法。
通常人們在制備DNA鏈進行分析時，會添加額外的序列作為測序起始點。這種制備一般包括兩個“連接”步驟，先在樣本前面加一段，再在樣本后面加一段。Zeitlinger等人實現了一步“連接”法，他們在DNA樣本后面加上一段序列，然后讓DNA鏈成環。他們的連接DNA中含有隨機條碼，可以捕捉測序過程中出現的任何錯誤。
Zeitlinger在此基礎上開發出了能夠定位轉錄因子結合的ChIP-nexus（ChIP experiments with nucleotide resolution through exonuclease, unique barcode and single ligation）。他們用這一技術定位了四種眾所周知的蛋白（人TBP和果蠅NF-kappaB、Twist和Max），結果表明ChIP-nexus在分辨率和特異性上比現有的ChIP-seq要好得多。
轉錄因子可能會在某個序列上暫時停留以尋找正確的位點，這會成為轉錄因子結合分析中的背景噪聲。ChIP-nexus能夠從這樣的噪聲中鑒別出真正的轉錄因子足跡，即轉錄因子與特定序列長時間的緊密結合。這項研究鑒定了一組更好的轉錄因子足跡，為研究轉錄因子的結合偏好提供了更為詳細的序列信息。
Zeitlinger認為，ChIP-nexus技術是這一領域中的重要進步，將最終在基因調控研究中取代ChIP-seq。
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