ChIP on tehokas tekniikka, jota käytetään tutkimaan tiettyjen proteiinien tai niiden muunnettujen isomuotojen yhteyttä määriteltyihin genomialueisiin. Se on nopeasti kasvava tutkimustekniikka, ja sitä käytetään yleisesti solujen DNA-proteiini-interaktioiden kartoittamiseen, jotka ovat ratkaisevia geenien oikean säätelyn kannalta. Niillä voidaan esimerkiksi selvittää, sitoutuvatko proteiinit, kuten transkriptiotekijät ja modifioidut histonit, elävien solujen tai kudosten DNA:n tiettyyn alueeseen.
Proteiinien ja DNA:n välisten vuorovaikutusten genominlaajuinen kartoitus on välttämätöntä geenien säätelyn täydellisen ymmärtämisen kannalta. Epigeneettisten merkkien ja transkriptiotekijöiden sitoutumisen yksityiskohtainen kartoitus on välttämätön, jotta voidaan päätellä geeniekspression taustalla olevat säätelyverkostot erilaisissa biologisissa järjestelmissä. Laajimmin käytetty väline näiden vuorovaikutusten tutkimiseen on ChIP, jota seuraa massiivisesti rinnakkainen sekvensointi (ChIP-seq)
Miten ChIP-seq toimii?
ChIP-seq alkaa perinteisellä ChIP-määrityksellä, johon kuuluu solujen kiinnittäminen (ristisidonta), kromatiinin leikkaaminen, immunoprecipitointi (IP), käänteinen ristisidonta ja DNA:n puhdistus. Elävät solut kiinnitetään reversiibelillä ristisilloitusaineella, jotta proteiini-DNA-vuorovaikutukset säilyvät niiden luonnollisissa paikoissa, ennen kuin ne lysoidaan, jotta kromatiini vapautuu leikkausta varten. Ristisilloituksen jälkeen kromatiini leikataan tietylle kokoalueelle (100-500 bp) optimaalisten IP- ja ChIP-seq-tulosten saamiseksi. Joko sonikaatiota tai entsymaattista leikkausta voidaan käyttää 100-500 bp:n fragmenttikokojen saavuttamiseksi, minkä jälkeen kromatiini immunoprecipitoidaan käyttäen kiinnostavaa vasta-ainetta ja eristetään.
ChIP tuottaa kirjaston kohde-DNA-kohdista, jotka olivat suorassa fyysisessä kosketuksessa säätelymekanismien kanssa in vivo. Tämän jälkeen kiinnostavaan proteiiniin sitoutuneisiin DNA-fragmentteihin lisätään olionukleotidiadaptereita, jotka mahdollistavat massiivisen rinnakkaisen sekvensoinnin. Koon valinnan jälkeen kaikki tuloksena saadut ChIP-DNA-fragmentit sekvensoidaan samanaikaisesti, jolloin genomin laajuisia assosiaatioita etsitään korkealla resoluutiolla. Sekvensoitujen fragmenttien kartoittaminen koko genomin sekvenssitietokantoihin mahdollistaa minkä tahansa TF:n tai epigeneettisen muutoksen DNA-vuorovaikutusmallin nopean ja tehokkaan analysoinnin.
ChIP-seq on tullut mahdolliseksi teknologisen kehityksen ansiosta, joka mahdollistaa kokonaisten genomien kartoittamisen ja proteiinien täsmällisten sitoutumiskohtien tarkan paikantamisen yhdistämällä ChIP-määritys seuraavan sukupolven sekvensointialustoihin. Spesifisen geenisekvenssin paikantaminen, johon proteiini sitoutuu ChIP-seq:n avulla, auttaa epigenetiikan tutkijoita edistämään proteiinin ja DNA:n vuorovaikutustutkimuksiaan ja saamaan arvokasta tietoa sairauksien kehityksestä.