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提升CUT&Tag技能,就不怕卷單細(xì)胞ChIP技術(shù)了

來(lái)源:翌圣生物科技(上海)股份有限公司   2023年06月25日 17:00  

要問(wèn)DNA-蛋白質(zhì)互作技術(shù)誰(shuí)最火?就不得不提CUT&Tag技術(shù)了!CUT&Tag技術(shù)自2019年問(wèn)世以來(lái),不斷突破創(chuàng)新,從最初只能做組蛋白修飾,到現(xiàn)在越來(lái)越多轉(zhuǎn)錄因子見(jiàn)刊,甚至各種R-loop、G4結(jié)構(gòu)的研究也被大量報(bào)道。更不要說(shuō)單細(xì)胞技術(shù)爆火的現(xiàn)在,scCUT&Tag技術(shù)中,各種動(dòng)物、細(xì)胞以及植物的文章見(jiàn)刊,并且CUT&Tag技術(shù)還衍生出了多靶標(biāo)CUT&Tag,實(shí)現(xiàn)一個(gè)細(xì)胞,多個(gè)靶標(biāo)的研究。

 

 
CUT&Tag技術(shù)發(fā)展歷程
 
 
 
2019年4月  發(fā)表
 
2020年  大量組蛋白修飾、少量轉(zhuǎn)錄因子研究見(jiàn)刊
 

2021年 大量轉(zhuǎn)錄因子研究見(jiàn)刊

 

2021年1月  scCUT&tag在動(dòng)物應(yīng)用方向研究見(jiàn)刊

 
2021年12月  scCUT&tag在植物應(yīng)用研究見(jiàn)刊
 
2022年3月  scCUT&tag +scRNA-seq單細(xì)胞多組學(xué)聯(lián)合應(yīng)用見(jiàn)刊
 
2022年3月  CUT&Tag2for1技術(shù)推出
 

2022年12月  nano-CUT&Tag推出

 

更多應(yīng)用持續(xù)更新……


 

最近經(jīng)常聽(tīng)到單細(xì)胞ChIP技術(shù),小翌立馬查閱資料去一探究竟,結(jié)果發(fā)現(xiàn)還是換湯不換藥,這個(gè)單細(xì)胞ChIP技術(shù)不就是咱們scCUT&Tag么?

 

為了幫助大家提升CUT&Tag實(shí)驗(yàn)技能,小翌整理了之前的一些CUT&Tag知識(shí),同時(shí)將CUT&Tag實(shí)驗(yàn)的甲醛交聯(lián)方案和CUT&Tag-qPCR方案一起匯總,希望大家進(jìn)一步提升CUT&Tag技能,后續(xù)如果也想嘗試單細(xì)胞ChIP,或者是已經(jīng)在做單細(xì)胞ChIP,咱們也能更得心應(yīng)手。

 

 

 

CUT&Tag甲醛交聯(lián)方案

 
1.對(duì)于細(xì)胞樣本,將甲醛溶液加入細(xì)胞培養(yǎng)皿中,使甲醛終濃度為0.1%,室溫條件下,搖床上交聯(lián)2-5 min(若是目的蛋白表達(dá)水平過(guò)低可以適當(dāng)延長(zhǎng)交聯(lián)時(shí)間到10 min) ,交聯(lián)結(jié)束后,立即加入甘氨酸到培養(yǎng)皿中(終濃度0.1 M),搖床繼續(xù)搖15 min以終止交聯(lián),然后進(jìn)行后續(xù)的細(xì)胞捕獲(對(duì)于部分弱結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子,可將甲醛調(diào)為0.2%);
 
2.對(duì)于組織樣本,將組織用剪刀剪成小塊后加預(yù)冷的PBS(含1%BSA),加入甲醛溶液使甲醛終濃度為0.1%,室溫?fù)u床上搖2-5 min(若是目的蛋白表達(dá)水平過(guò)低可以適當(dāng)延長(zhǎng)交聯(lián)時(shí)間到10 min) ,交聯(lián)結(jié)束后,立即加入甘氨酸到培養(yǎng)皿中(終濃度0.1 M),搖床繼續(xù)搖15 min以終止交聯(lián),之后,用組織勻漿器勻漿,將組織勻漿后的溶液過(guò)細(xì)胞篩以獲取細(xì)胞懸液,然后進(jìn)行后續(xù)的細(xì)胞捕獲(對(duì)于部分弱結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子,可將甲醛調(diào)為0.2%)。
 

【注】

A:在CUT&Tag實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,我們需要確定實(shí)驗(yàn)方案。隨著CUT&Tag技術(shù)的發(fā)展,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)有些目標(biāo)蛋白質(zhì)在研究時(shí),輕微甲醛交聯(lián)效果更好。之后,更多的研究表明,使用CUT&Tag技術(shù)研究不同蛋白時(shí),所需的實(shí)驗(yàn)條件也不一樣。做組蛋白修飾、強(qiáng)結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子(如CTCF、RNA polll等)無(wú)需甲醛交聯(lián)。而一些弱結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子或轉(zhuǎn)錄輔因子則需要甲醛交聯(lián),并且甲醛交聯(lián)的強(qiáng)度也不一樣。常規(guī)的輕微甲醛交聯(lián)條件為0.1%甲醛室溫交聯(lián)2 min,之后用0.1 M甘氨酸終止交聯(lián)。

 

B:若在實(shí)驗(yàn)時(shí),有添加甲醛進(jìn)行輕微交聯(lián),那么后續(xù)加終止buffer后,步驟稍微有調(diào)整哦!甲醛交聯(lián)后,蛋白酶K消化步驟調(diào)整為:向每個(gè)樣品中加入2 μL 15× Terminate Solution、1 μL DNA Spike-in mix和1 μL 30× Proteinase K(此時(shí)磁珠會(huì)板結(jié))(若樣品較多,可一起提前配制)。全速渦旋樣品約10 sec,混勻后瞬離,將樣品置于PCR儀,55 oC消化2 h (熱蓋不低于70 oC)或者37 oC過(guò)夜。

 

 

 

CUT&Tag-qPCR方案

 
目前做CUT&Tag-qPCR時(shí),有兩種,一種是蛋白酶K消化和gDNA提取后直接qPCR實(shí)驗(yàn),一種是完成建庫(kù)后進(jìn)行qPCR。這兩種方式都有文獻(xiàn)可參考。目前翌圣更推薦完成建庫(kù)后進(jìn)行qPCR實(shí)驗(yàn)。

 

 
 
 

qPCR 定量檢測(cè)

qPCR試劑以翌圣的Hieff UNICON® Universal Blue qPCR SYBR Green Master Mix(Cat#11184)為例。

 

 
 
 

反應(yīng)體系(推薦冰上配制)

 

使用前務(wù)必充分混勻,避免劇烈震蕩產(chǎn)生過(guò)多氣泡。
a) 引物濃度:通常引物終濃度為0.2 μM,也可以根據(jù)情況在0.1-1.0 μM之間進(jìn)行調(diào)整。
b) 模板濃度如模板類型為未稀釋cDNA原液,使用體積不應(yīng)超過(guò)qPCR反應(yīng)總體積的1/10。
c) 模板稀釋cDNA原液建議5-10倍稀釋,最佳模板加入量以擴(kuò)增得到的CT值在20-30個(gè)循環(huán)為好。
d) 反應(yīng)體系推薦使用20 μL或50 μL,以保證目的基因擴(kuò)增的有效性和重復(fù)性。
e) 體系配制請(qǐng)于超凈工作臺(tái)內(nèi)配制,并使用無(wú)核酸酶殘留的槍頭、反應(yīng)管;推薦使用帶濾芯的槍頭。避免交叉污染。

 

 
 
 

反應(yīng)程序

 

快速程序適用于絕大多數(shù)基因,個(gè)別復(fù)雜二級(jí)結(jié)構(gòu)基因可嘗試標(biāo)準(zhǔn)程序。

a退火溫度和時(shí)間請(qǐng)根據(jù)引物和目的基因的長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整。

b熒光信號(hào)采集請(qǐng)按照儀器使用說(shuō)明書(shū)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)程序設(shè)置,幾種常見(jiàn)儀器的時(shí)間設(shè)定如下:

20 secApplied Biosystems 7700, 7900HT, 7500 Fast

31 secApplied Biosystems 7300

32 secApplied Biosystems 7500

c熔解曲線:通常情況下可以使用儀器默認(rèn)程序。

 

 

 
 
 

結(jié)果分析

定量實(shí)驗(yàn)至少需要三個(gè)生物學(xué)重復(fù)。反應(yīng)結(jié)束后需要確認(rèn)擴(kuò)增曲線及熔解曲線。
1) 擴(kuò)增曲線:標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)增曲線為S型。
Ct值落在20-30之間時(shí),定量分析最準(zhǔn)確;
Ct值小于10時(shí),需要將稀釋模板后,重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn);
Ct值介于30-35之間時(shí),需要提高模板濃度,或者增大反應(yīng)體系的體積,以提高擴(kuò)增效率,保證結(jié)果分析的準(zhǔn)確性;
Ct值大于35時(shí),檢測(cè)結(jié)果無(wú)法定量分析基因的表達(dá)量,但可用于定性分析。
 
2) 熔解曲線:
熔解曲線單峰,表明反應(yīng)特異性好可以進(jìn)行定量結(jié)果分析;若熔解曲線出現(xiàn)雙峰或者多峰,則不能進(jìn)行定量分析。
熔解曲線出現(xiàn)雙峰,需要通過(guò)DNA瓊脂糖凝膠電泳判斷非目標(biāo)峰是引物二聚體還是非特異性擴(kuò)增。
如果是引物二聚體,建議降低引物濃度,或者重新設(shè)計(jì)擴(kuò)增效率高的引物。
如果是非特異性擴(kuò)增,請(qǐng)?zhí)岣咄嘶饻囟?,或者重新設(shè)計(jì)更高特異性的引物。

 

圖:spike in normalization前,同一基因在不同投入量細(xì)胞結(jié)果中,基因的富集倍率差異較大,qEVX1和HOX在100w和10w投入量中,基因不富集,在1w cell投入中,基因富集。

 

圖:使用試劑盒中的spike in 2進(jìn)行normalization處理,同一基因在不同投入量細(xì)胞結(jié)果中,基因的高集倍率差異不大。

圖:使用試劑盒中的spikein 3進(jìn)行normalization處理,同一基因在不同投入量細(xì)胞結(jié)果中,基因的富集倍率差異不大。

 

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