染色質(zhì)免疫共沉淀（Chromatin Immunoprecipitation，ChIP）是在體內(nèi)環(huán)境中研究蛋白質(zhì)與DNA相互作用的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)方法，廣泛應(yīng)用于組蛋白修飾、特定轉(zhuǎn)錄因子的基因調(diào)控作用等相關(guān)領(lǐng)域。隨著新一代測(cè)序技術(shù)的發(fā)展和成熟，染色質(zhì)免疫沉淀實(shí)驗(yàn)與高通量測(cè)序的整合——ChIP-seq，可在全基因組范圍對(duì)蛋白結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)行高效而準(zhǔn)確的篩選與鑒定，同時(shí)也為研究的深入開(kāi)展打下基礎(chǔ)。
采用特異性抗體對(duì)目的蛋白進(jìn)行免疫沉淀后，分離與其結(jié)合的基因組DNA片段，再通過(guò)高通量測(cè)序與數(shù)據(jù)分析，在全基因組范圍內(nèi)尋找目的蛋白的DNA結(jié)合位點(diǎn)，并且可以基于多個(gè)樣品進(jìn)行差異比較。
1、實(shí)驗(yàn)方案
測(cè)序策略：Illumina NextSeq 500 SE50
數(shù)據(jù)量：20M clean reads
2、數(shù)據(jù)分析
2.1 標(biāo)準(zhǔn)信息分析
（1）與參考序列比對(duì)
（2）Peak分析
（3）Peak在基因功能元件上的分布
（4）Peak相關(guān)基因分析
（5）Peak相關(guān)基因的GO功能顯著性富集分析
（6）Peak相關(guān)基因的Pathway功能顯著性富集分析
（7）鑒定樣品間差異Peak
（8）樣品間差異Peak的基因功能元件分布
（9）樣品間差異Peak相關(guān)基因分析
（10）樣品間差異Peak相關(guān)基因的GO功能顯著性富集分析
（11）樣品間差異Peak相關(guān)基因的Pathway功能顯著性富集分析
（12）motif結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè)
3、技術(shù)流程
4、案例分析
案例（1）FOXO轉(zhuǎn)錄因子作用位點(diǎn)特征
FOXO轉(zhuǎn)錄因子（FOXO）是控制物種壽命的中心調(diào)控因子，但是FOXO執(zhí)行特定的細(xì)胞功能，包括成人干細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)和免疫功能。FOXO直接作用的靶點(diǎn)已經(jīng)在若干物種和細(xì)胞類(lèi)型中鑒定得到。用meta分析從組織到生物體，以及哺乳動(dòng)物，秀麗線(xiàn)蟲(chóng)和果蠅的FOXO靶向位點(diǎn)的數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，FOXO作用的特定細(xì)胞是與細(xì)胞特定功能的相關(guān)的。而且FOXO在脊椎動(dòng)物和無(wú)脊椎動(dòng)物中存在相同保守區(qū)域的作用位點(diǎn)。這些與生物生長(zhǎng)，新陳代謝，抗壓力，蛋白質(zhì)平衡相關(guān)的保守區(qū)域的結(jié)合位點(diǎn)表明，這些生物可能擁有同一個(gè)祖先。
圖1 FOXO轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合組織特異性的共同靶點(diǎn)
圖2 FOXO轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合靶點(diǎn)韋恩圖和保守性分析
案例（2） 肝受體X和PPARG在癌細(xì)胞增殖不同調(diào)控機(jī)制的定義
肝受體X（LXRs，NR1H2，NR1H3）和PPAGR在HT29大腸癌細(xì)胞的信號(hào)進(jìn)行全面的，全基因組的以及各個(gè)發(fā)展階段的調(diào)控。PPAGR能夠產(chǎn)生快速的短期的回應(yīng)，并且對(duì)相應(yīng)的基因進(jìn)行活化。相對(duì)應(yīng)的，肝受體X產(chǎn)生長(zhǎng)期持久的激活功能，抑制基因活化，提供了LXR和PPARG活化來(lái)調(diào)控癌癥細(xì)胞的生長(zhǎng)代謝的過(guò)程圖，為癌癥靶點(diǎn)治療指明了方向。
圖1 LXRs和PPARG的全基因組范圍的結(jié)合情況
參考文獻(xiàn)
[1] Webb et al. Characterization of the direct targets of FOXO transcription factors throughout evolution. Aging Cell, 2016.
[2] Savic et al. Distinct gene regulatory programs define the inhibitory effects of liver X receptors and PPARG on cancer cell proliferation. Genome Medicine, 2016.
