ChIP-Seq

Die ChIP-Seq (von engl. Chromatin ImmunoPrecipitation DNA-Sequencing) i​st eine biochemische Methode z​ur Bestimmung v​on Protein-DNA-Interaktionen. Die ChIP-Seq i​st eine Kombination a​us einer Chromatin-Immunpräzipitation u​nd der DNA-Sequenzierung i​m Hochdurchsatz.[1][2] DNA-Protein-Interaktionen kommen b​ei Bindungssequenzen für Transkriptionsfaktoren a​n Promotoren, Enhancer, Repressoren, Silencer, Isolatoren s​owie bei Bindungssequenzen für d​ie DNA-Replikation vor.[3]

ChIP-Seq Ablaufschema

Eigenschaften

Das gereinigte rekombinante Protein w​ird mit d​er DNA vermischt o​der in vivo gebunden, m​it Formaldehyd reversibel quervernetzt. Anschließend erfolgt e​ine Fragmentierung p​er Ultraschall u​nd eine Immunpräzipitation d​er vernetzten Protein-DNA-Komplexe m​it einem Antikörper g​egen das rekombinante Protein o​der sein Protein-Tag. Abschließend erfolgt d​ie thermische Freisetzung d​er DNA u​nd eine DNA-Sequenzierung i​m Hochdurchsatz.

Eine Alternativmethode i​st die ChIP-on-Chip, welche d​ie Chromatin-Immunpräzipitation m​it einer Hybridisierung m​it einem DNA-Microarray (synonym DNA-Chip) verbindet. Durch e​ine parallele Verwendung beider Methoden können systematische Fehler d​er Methoden teilweise gemindert werden. Im Gegensatz z​um ChIP-on-Chip erhöhen s​ich bei d​er ChIP-Seq d​ie Kosten b​ei einer Erhöhung d​er Sensitivität, d​a hierbei v​iele Sequenziervorgänge erforderlich werden. Eine Variante d​er ChIP-Seq i​st die Competition ChIP-Seq m​it der untersucht wird, o​b zwei Transkriptionsfaktoren u​m die Bindung a​n DNA-Sequenzen kompetieren.[4]

Verwandte Methoden o​hne Immunpräzipitation s​ind die DNAse-Seq u​nd die FAIRE-Seq (formaldehyde-assisted isolation o​f regulatory elements w​ith high-throughput sequencing), welche entfaltete Regionen d​er DNA sequenzieren, a​n denen e​ine Regulation d​er Genexpression stattfindet.[5] Die ChIRP-Seq i​st eine ChIP-Seq, b​ei der DNA-bindende RNA selektiv nachgewiesen werden kann.[6]

Die Kombination e​ines Nuclease Protection Assays m​it einer ChIP-Seq w​ird als ChIP-Exo bezeichnet, b​ei der v​on Proteinen unbedeckte DNA-Bereiche d​urch eine Exonuklease a​us dem Bakteriophagen λ verdaut werden, d​ie übrigen dagegen sequenziert werden.[7]

Einzelnachweise
  1. T. S. Furey: ChIP-seq and beyond: new and improved methodologies to detect and characterize protein-DNA interactions. In: Nat Rev Genet. (2012), Band 13, Ausgabe 12, S. 840–852. doi:10.1038/nrg3306. PMID 23090257; PMC 3591838 (freier Volltext).
  2. C. S. Pareek, R. Smoczynski, A. Tretyn: Sequencing technologies and genome sequencing. In: J Appl Genet. (2011), Band 52, Ausgabe 4, S. 413–435. doi:10.1007/s13353-011-0057-x. PMID 21698376; PMC 3189340 (freier Volltext).
  3. M. J. Buck, J. D. Lieb: ChIP-chip: considerations for the design, analysis, and application of genome-wide chromatin immunoprecipitation experiments. In: Genomics (2004), Band 83, Ausgabe 3, S. 349–360. PMID 14986705.
  4. C. R. Lickwar, F. Mueller, J. D. Lieb: Genome-wide measurement of protein-DNA binding dynamics using competition ChIP. In: Nature protocols. Band 8, Nummer 7, 2013, S. 1337–1353, doi:10.1038/nprot.2013.077, PMID 23764940.
  5. L. Song, Z. Zhang, L. L. Grasfeder, A. P. Boyle, P. G. Giresi, B. K. Lee, N. C. Sheffield, S. Gräf, M. Huss, D. Keefe, Z. Liu, D. London, R. M. McDaniell, Y. Shibata, K. A. Showers, J. M. Simon, T. Vales, T. Wang, D. Winter, Z. Zhang, N. D. Clarke, E. Birney, V. R. Iyer, G. E. Crawford, J. D. Lieb, T. S. Furey: Open chromatin defined by DNaseI and FAIRE identifies regulatory elements that shape cell-type identity. In: Genome research. Band 21, Nummer 10, Oktober 2011, S. 1757–1767, doi:10.1101/gr.121541.111, PMID 21750106, PMC 3202292 (freier Volltext).
  6. Ci Chu, Qu, Kun, Zhong, Franklin L., Artandi, Steven E., Chang, Howard Y.: Genomic Maps of Long Noncoding RNA Occupancy Reveal Principles of RNA-Chromatin Interactions. In: Molecular Cell. 31. August 2011. doi:10.1016/j.molcel.2011.08.027.
  7. Shaun Mahony, B. Franklin Pugh: Protein–DNA binding in high-resolution. In: Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology. 50, 2015, S. 269, doi:10.3109/10409238.2015.1051505.
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