1.DamID
DNA腺嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶相互作用檢測
DamID允許在活細(xì)胞中鑒定蛋白質(zhì)結(jié)合位點而無需交聯(lián)或免疫沉淀。它在2006年作為微陣列方法開發(fā),然后才適應(yīng)NGS (Vogel等,2006)。
DamID涉及由DNA腺嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶(Dam)和感興趣的染色質(zhì)蛋白組成的融合蛋白的低水平表達(dá)。該融合蛋白靶向染色質(zhì)蛋白的天然結(jié)合位點,其中Dam甲基化周圍DNA中的腺嘌呤。隨后,分離甲基化的DNA片段,通過選擇性PCR擴(kuò)增,并測序。
好處:
允許在活細(xì)胞中鑒定蛋白質(zhì)結(jié)合位點,而無需交聯(lián)或免疫沉淀
提供算法 (Li et al。,2015)
缺點:
可能有毒
模仿千字節(jié)大小的area
2.DNase I SIM
DNase I簡化植物的核 - 核方法
該方法是專門用于植物的簡化DNase I方案(Cumbie等,2015)。它包含在DNase I消化之前在Percoll梯度中進(jìn)行細(xì)胞核純化的額外步驟,以更有效地去除細(xì)胞碎片和淀粉顆粒。使用T4 DNA聚合酶的DNA末端拋光步驟在DNA酶I消化后直接在細(xì)胞核中進(jìn)行。這些額外的步驟消除了對凝膠純化及其伴隨的材料損失的需要。
好處:
不需要凝膠純化
缺點:
僅針對植物進(jìn)行了優(yōu)化
3. MNase-SEQ /
微球菌核酸酶測序/微球菌核酸酶_輔助分離核小體/分離的核小體測序/分離的核小體測序
微球菌核酸酶(MNase)來源于金黃色葡萄球菌,其用于確定染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的歷史可以追溯到1975年,當(dāng)時該方法被稱為各種核葡萄球菌核酸酶或微球菌核酸酶消化細(xì)胞核或染色質(zhì) (Sollner-Webb et al。, 1975) (Axel等,1975)。隨著NGS的出現(xiàn),MNase消化 (Schones等人,2008) 變得更加流行,并且終創(chuàng)造了術(shù)語MNase-Seq (Kuan等人,2009)。術(shù)語MNase輔助分離核小體測序(MAINE-seq) (Cusick等,1981) (Ponts等,2010),Nucleo-Seq (Valouev等,2011)和Nuc-seq (Chodavarapu等,2010) 不常用。與目的蛋白融合的MNase也已用于鈣依賴性切割以研究體內(nèi)特定的基因組基因座(ChEC-seq) (Zentner等,2015)。
在MNase-Seq中,用MNase處理gDNA。保護(hù)染色質(zhì)蛋白結(jié)合的序列免受MNase消化。接下來,提取來自DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物的DNA并用于制備測序文庫。深度測序可準(zhǔn)確表示基因組中調(diào)節(jié)DNA結(jié)合蛋白的位置 (Schones等,2008)
好處:
可以繪制核小體和其他DNA結(jié)合蛋白 (Zentner等,2012)
足跡亞核小體顆粒可保護(hù)低至約25 bp (Henikoff等,2011)
識別基因組中各種調(diào)節(jié)蛋白的位置
涵蓋廣泛的監(jiān)管網(wǎng)站
缺點:
MNase位點可能不占整個基因組
AT依賴性序列偏倚 (Kensche等,2016)
MNase與ChIP數(shù)據(jù)的整合對于鑒定和區(qū)分相似的蛋白質(zhì)結(jié)合位點是必要的
4.X-ChIP
高分辨率交聯(lián)染色質(zhì)免疫沉淀測序
交聯(lián)染色質(zhì)免疫沉淀(X-ChIP)是染色質(zhì)研究的基礎(chǔ)技術(shù) (Breiling等,2001) (Negre等,2001)。隨著NGS的出現(xiàn),這種簡單的技術(shù),現(xiàn)在稱為X-ChIP-seq,能夠產(chǎn)生高分辨率的結(jié)果(Skene等,2015)。
該方法包括在室溫下用含1%甲醛的細(xì)胞中染色質(zhì)結(jié)合的DNA交聯(lián)10分鐘。洗滌細(xì)胞并重懸于裂解緩沖液中。在MNase消化后,通過短暫超聲處理使染色質(zhì)溶解,然后進(jìn)行染色質(zhì)免疫沉淀。提取DNA,富集短片段,并用于制備測序文庫。
好處:
單基分辨率
缺點:
超聲處理可能引入序列偏差 (Teytelman et al。,2009)
無論持續(xù)時間如何,都能捕獲蛋白質(zhì)-DNA相互作用 (Zentner等,2015)
5.ORGANIC
從親和純化的天然分離的染色質(zhì)占據(jù)基因組的區(qū)域
有機(jī)物是一種溫和的方案,可避免交聯(lián)和超聲處理 (Kasinathan等,2014)。該方法是MNase-Seq和天然ChIP的組合,其提供復(fù)雜真核基因組中染色質(zhì)占據(jù)區(qū)域的圖譜。
好處:
避免超聲偏差 (Teytelman et al。,2009)
避免交聯(lián)偽影 (Zentner等,2014)
缺點:
蛋白質(zhì)的溶解性可能很差 (Zentner et al。,2014)
MNase序列偏倚 (Kensche等,2016)
細(xì)胞核隔離可能會引入偽影
其他實驗室沒有復(fù)制
6.CATCH-IT
共享附件標(biāo)簽以捕獲組蛋白并識別營業(yè)額
CATCH-IT是一種測量全基因組核小體轉(zhuǎn)換動力學(xué)的直接方法 (Deal et al。,2010)。在該方法中,用甲硫氨酸替代物疊氮高丙氨酸(Aha)簡單處理細(xì)胞,其將生物素與含有新?lián)饺氲慕M蛋白的核小體偶聯(lián)。標(biāo)記的染色質(zhì)用鏈霉抗生物素蛋白進(jìn)行親和純化,嚴(yán)格洗滌以除去非組蛋白,并使用平鋪微陣列進(jìn)行分析。
好處:
可以確定整個基因組中核小體轉(zhuǎn)換的差異
缺點:
潛在的人工制品
7.ChIP-Seq/HT-ChIP/ChIP-exo/Mint-ChIP
染色質(zhì)免疫沉淀測序/高通量ChIP /核酸外切酶修剪ChIP /多重ChIP
ChIP-Seq是一種成熟的方法來繪制特定的蛋白質(zhì)結(jié)合位點 (Solomon等,1988)。它產(chǎn)生了大量的衍生物,如AHT-ChIP-Seq (Aldridge等,2013),BisChIP-Seq (Statham等,2012),CAST-ChIP(Schauer等,2013)。,芯片BMS (Li等人。,2011),芯片BS-SEQ (Brinkman等人,2012),ChIPmentation (的Schmidl等人,2015) ,刪除片 (Rotem公司等人,2015) ,薄荷-ChIP (van Galen等,2016),PAT_ChIP (Fanelli等,2011),reChIP-seq (Truax等,2012),scChIP-seq(Rotem等,2015)和X-ChIP (Skene等,2014)。順序ChIP-seq(reChIP)也可以顯示染色質(zhì)上不同蛋白質(zhì)的關(guān)聯(lián) (Elsasser等,2015)。在該方法中,DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物在體內(nèi)交聯(lián)。接下來,將樣品片段化并用外切核酸酶處理以修剪未結(jié)合的寡核苷酸。蛋白質(zhì)特異性抗體用于免疫沉淀DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物。提取,純化和測序DNA,得到蛋白質(zhì)結(jié)合位點的高分辨率序列。
好處:
蛋白質(zhì)結(jié)合位點的堿基對分辨率
可以繪制特定的調(diào)節(jié)因子或蛋白質(zhì)
外切核酸酶的使用消除了未結(jié)合DNA的污染 (Zentner等,2012)
缺點:
非特異性抗體可稀釋感興趣的DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物庫
目標(biāo)蛋白必須是已知的并且能夠產(chǎn)生抗體
8.HITS-FLIP
采用熒光配體相互作用分析的高通量測序
HiTS-FLIP是一種在的深度測量定量蛋白質(zhì)-DNA結(jié)合親和力的技術(shù)。在該方法中,內(nèi)置于高通量測序儀中的光學(xué)器件用于可視化蛋白質(zhì)與流動細(xì)胞中測序的DNA的體外結(jié)合 (Nutiu等人,2011)。
通過合成對具有錨定的單鏈DNA的微流體流動細(xì)胞進(jìn)行測序。剝離第二鏈DNA并使用Klenow聚合酶和未修飾的dNTP重建以形成雙鏈DNA簇。以不同濃度引入熒光標(biāo)記的結(jié)合蛋白,并對結(jié)合進(jìn)行成像。
好處:
量化和全面
缺點:
需要專門的硬件
尚未被科學(xué)界廣泛采用
9.Chem-seq
識別被小化學(xué)分子束縛的位點
Chem-seq可用于檢測小分子配體(如治療藥物)與基因組相關(guān)蛋白的結(jié)合。該信息可以提供關(guān)于小分子藥物對細(xì)胞功能的擾動的重要見解 (Anders等,2014)。
Chem-seq方法使用2種方法。在活細(xì)胞中,添加生物素化的藥物以允許藥物 - 靶標(biāo)結(jié)合。將復(fù)合物與甲醛交聯(lián),將細(xì)胞裂解并超聲處理,并將復(fù)合物捕獲在鏈霉抗生物素蛋白珠上。將富集的DNA片段純化并測序。對于體外分析,將生物素化的藥物加入細(xì)胞提取物中,并按照體內(nèi)方法進(jìn)行剩余的步驟。
好處:
可應(yīng)用于生命,人體細(xì)胞
缺點:
創(chuàng)建生物素衍生物可能會改變藥物活性
10.FAIRE-seq/Sono-Seq
甲醛輔助分離調(diào)節(jié)元件/交聯(lián)染色質(zhì)的超聲處理
FAIRE-seq (Giresi等,2009) (Hogan等,2006) 和Sono-Seq (Auerbach等,2009) 基于DNA和核小體或序列特異性DNA結(jié)合蛋白之間交聯(lián)效率的差異。 。在該方法中,使用甲醛在體內(nèi)簡單地交聯(lián)DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物。然后將樣品裂解并超聲處理。苯酚提取后,純化水相中的DNA并測序。測序提供了未被組蛋白占據(jù)的DNA區(qū)域的信息。
好處:
簡單且高度可重復(fù)的協(xié)議
不需要抗體
不需要酶,如DNase或MNase,避免酶處理所需的優(yōu)化和額外步驟
不需要單細(xì)胞懸液或核分離,因此很容易適用于組織樣本 (Simon et al。,2012)
缺點:
無法識別與DNA結(jié)合的調(diào)節(jié)蛋白
DNase-Seq可能更好地鑒定高表達(dá)基因的核小體缺失啟動子 (Song et al。,2011)
11. ATAC-SEQ
轉(zhuǎn)座酶 - 可及的染色質(zhì)測序/ ATAC-seq的測定針對血細(xì)胞進(jìn)行了優(yōu)化
ATAC-Seq使用Tn5轉(zhuǎn)座體檢測基因組的無核小體區(qū)域 (Buenrostro等,2013)。該方法是常用的,并且優(yōu)化的方案可用于組織,例如血液(Fast-ATAC) (Corces等人,2016),神經(jīng)元 (Milani等人,2016),生物樣本標(biāo)本 (Scharer等人,2016)。 )和單細(xì)胞(scATAC-seq (Buenrostro等,2015)和單細(xì)胞ATAC-seq (Cusanovich等,2015))。
在該方法中,將gDNA與Tn5轉(zhuǎn)座體一起溫育,其在開放的染色質(zhì)區(qū)域中將其片段化并同時添加銜接子。純化區(qū)域的深度測序提供了基因組中無核小體區(qū)域的堿基對分辨率。
好處:
兩步方案,無適配子連接步驟,凝膠純化或交聯(lián)反轉(zhuǎn)
與FAIRE-Seq相比,信噪比高
缺點:
在機(jī)械樣品處理過程中,結(jié)合的染色質(zhì)區(qū)域可能會打開并被轉(zhuǎn)座組標(biāo)記
只有一半的分子含有PCR擴(kuò)增所需方向的銜接子
適配子位點之間的距離可能不是PCR擴(kuò)增的選擇 (Sos et al。,2016)
12.CHIA-PET
配對末端標(biāo)簽測序的染色質(zhì)相互作用分析
ChIA-PET具有免疫沉淀步驟以繪制長程DNA相互作用,類似于Hi-C (Li等人,2010) (Fullwood等人,2009)。在該方法中,DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物被交聯(lián)和片段化。特異性抗體用于免疫沉淀目的蛋白質(zhì)。將具有*條形碼的兩組接頭以分開的等分試樣連接到DNA片段的末端,然后基于接近度自連接。沉淀DNA等分試樣,用限制酶消化,并測序。深度測序提供了連接片段的堿基對分辨率。Hi-C和ChIA-PET目前在人類基因組中提供較好的分辨率平衡和合理的覆蓋率,以繪制遠(yuǎn)距離相互作用(Dekker等,2013)。
Tang等人(Tang等人,2015)發(fā)表了一種改進(jìn)的方案,稱為或長讀取ChIA-PET 。該方法用2個半接頭和單個生物素化的接頭連接取代2個單獨的連接反應(yīng)。接下來,將去交聯(lián)的純化的DNA片段化,并使用Tn5轉(zhuǎn)座酶在一個步驟中連接銜接子。后,對DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增和測序 (Sati et al。,2016)
好處:
適用于檢測大量長程和短程染色質(zhì)相互作用 (Sajan等,2012)
研究特定蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)復(fù)合物的相互作用
公共ChIA-PET數(shù)據(jù)集可通過ENCODE項目獲得 (Consortium等,2011)
去除傳統(tǒng)ChIP分析過程中產(chǎn)生的背景
免疫沉淀步驟降低了數(shù)據(jù)復(fù)雜性
缺點:
需要大量原料,通常至少1億個細(xì)胞 (Mumbach等,2016)
非特異性抗體可以降低不需要的蛋白質(zhì)復(fù)合物并污染池
連接子可以自我連接,產(chǎn)生關(guān)于真正DNA相互作用的模糊性
靈敏度有限; 可以檢測到少至10%的相互作用
13.3-C
染色質(zhì)構(gòu)象捕獲測序
3C-Seq (Duan等人,2012),Capture-C和Hi-C (Lieberman-Aiden等人,2009) 包括用于分析染色質(zhì)相互作用的一系列方法。Capture-C使用磁珠將生物素化片段的額外下拉添加到3C方法中??梢允褂肅apture-C方法(NG Capture-C)的新改進(jìn) (Davies等,2016)。Hi-C方法將3C-Seq擴(kuò)展到全基因組染色質(zhì)接觸圖,并且它也已應(yīng)用于原位染色質(zhì)相互作用的研究(Sati等,2016) (Rao等,2014)。
在該方法中,DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物與甲醛交聯(lián)。將樣品片段化,并用限制酶提取,連接和消化DNA。對得到的DNA片段進(jìn)行PCR擴(kuò)增和測序。深度測序提供了連接片段的堿基對分辨率。
好處:
允許檢測遠(yuǎn)距離DNA相互作用
高通量方法
缺點:
檢測可能是由隨機(jī)染色體碰撞引起的
不到1%的DNA片段實際上產(chǎn)生了連接產(chǎn)物 (Bourgo等,2016)
由于多個步驟,該方法需要大量的起始材料
14.4C-seq
圓形染色質(zhì)構(gòu)象捕獲
4C (Zhao等人,2006),(Simonis等人,2006),也稱為4C-seq,是類似于3C的方法,有時稱為圓形3C。它允許無偏見地檢測與特定感興趣區(qū)域相互作用的所有基因組區(qū)域(Sajan等,2012)。在該方法中,使用甲醛交聯(lián)DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物。將樣品破碎,連接并消化DNA。得到的DNA片段自我環(huán)化,然后進(jìn)行反向PCR和測序。深度測序提供了連接片段的堿基對分辨率。
好處:
評估各個基因組位點的DNA接觸譜的優(yōu)選策略
高度可重復(fù)的數(shù)據(jù)
缺點:
將錯過感興趣區(qū)域的本地交互(<50 kb)
大圓圈不能有效放大
15.5C
染色質(zhì)構(gòu)象捕獲碳復(fù)制
5C (Dostie等人,2007) 允許同時確定多個序列之間的相互作用,并且是3C的高通量版本 (Sajan等人,2012)。在該方法中,使用甲醛交聯(lián)DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物。將樣品片段化并連接DNA并用限制酶消化。使用連接介導(dǎo)的PCR擴(kuò)增得到的DNA片段并測序。深度測序提供了連接片段的堿基對分辨率。
好處:
與4C不同,5C為許多對站點提供了交互頻率矩陣 (de Wit et al。,2012)
可用于重建較大基因組區(qū)域的(平均)3D構(gòu)象
缺點:
需要監(jiān)管站點的先驗信息 (Sati et al。,2016)
檢測可能不一定意味著由隨機(jī)染色體碰撞引起的相互作用
無法擴(kuò)展到需要大量引物的全基因組研究
16.PB_seq
蛋白質(zhì)/ DNA結(jié)合后跟隨高通量測序
PB_seq是一種DNA結(jié)合分析,可以在沒有染色質(zhì)的情況下在全基因組范圍內(nèi)表征DNA蛋白結(jié)合能量景觀 (Guertin等,2012)。它屬于通常通過指數(shù)富集(SELEX)系統(tǒng)進(jìn)化配體的方法家族 (Ozer等,2014)。對基因組DNA進(jìn)行超聲處理,大小選擇和純化。在與DNA結(jié)合蛋白雜交后,分離,提取蛋白質(zhì)結(jié)合的DNA并制備用于測序。
好處:
確定與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)無關(guān)的結(jié)合效率
缺點:
尚未被科學(xué)界廣泛采用
17.Pu-seq
聚合酶使用測序
Pu-seq提供直接的復(fù)制起源位置和效率數(shù)據(jù),以及復(fù)制時間的間接估計 (Daigaku等,2015)。
含有雙鏈核糖核苷酸的DNA的堿處理導(dǎo)致磷酸骨架對核糖的裂解3',產(chǎn)生5'羥基末端。如果變性DNA用作隨機(jī)六聚體引物延伸的模板,則5ê至3ê合成導(dǎo)致鄰近初始核糖的齊平末端。通過從單鏈DNA產(chǎn)生文庫并在每個末端放置不同的索引引物,可以將測序讀數(shù)定位到單個鏈,以確定具有單堿基準(zhǔn)確度的原始核糖核苷酸位置。
好處:
單基準(zhǔn)確度
缺點:
僅適用于酵母
18.SELEX or SELEX-seq / HT-SELEX
通過指數(shù)富集的指數(shù)富集/高通量配體系統(tǒng)演化的配體的系統(tǒng)演化
自1990年3個獨立小組描述次SELEX實驗時 (Ellington等,1990) (Tuerk等,1990)(Sullenger等,1990),該方法適用于廣泛的范圍技術(shù) (Chen et al。,2016) (Takahashi et al。,2016)。為NGS開發(fā)了一種高度多路復(fù)用的并行HT-SELEX方法 (Jolma等,2010)。SELEX-seq的變體 (Slattery等,2011) 使用Nextera銜接子序列進(jìn)行有效的文庫制備 (Zhang等,2016)。
在該方法中,蛋白質(zhì)表達(dá)為與pD40htSELEX表達(dá)載體中與高斯熒光素酶綴合的鏈霉抗生物素蛋白結(jié)合肽(SBP)的融合體。每個DNA配體含有14bp隨機(jī)區(qū)域(14N)和5bp條形碼,其單一地識別單個SELEX樣品。部分嵌套的引物用于連續(xù)的SELEX輪次。將含有所有可能的14bp序列的雙鏈DNA混合物與固定在96孔板的孔中的DNA結(jié)合蛋白一起溫育,導(dǎo)致DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合。洗滌和洗脫后,通過PCR擴(kuò)增得到的更具特異性序列的群體并測序 (Caroli等,2016)
好處:
高通量和率
軟件管道可用 (Hoinka等,2016)(Caroli等,2016)
缺點:
可能包含序列偏差
19.HITS-FLIP
采用熒光配體相互作用分析的高通量測序
HiTS-FLIP是一種在的深度測量定量蛋白質(zhì)-DNA結(jié)合親和力的技術(shù)。在該方法中,內(nèi)置于高通量測序儀中的光學(xué)器件用于可視化蛋白質(zhì)與流動細(xì)胞中測序的DNA的體外結(jié)合 (Nutiu等人,2011)。
通過合成對具有錨定的單鏈DNA的微流體流動細(xì)胞進(jìn)行測序。剝離第二鏈DNA并使用Klenow聚合酶和未修飾的dNTP重建以形成雙鏈DNA簇。以不同濃度引入熒光標(biāo)記的結(jié)合蛋白,并對結(jié)合進(jìn)行成像。
好處:
量化和全面
缺點:
需要專門的硬件
尚未被科學(xué)界廣泛采用