ChIP is een krachtige techniek die wordt gebruikt om de associatie van specifieke eiwitten, of hun gemodificeerde isovormen, met gedefinieerde genomische regio’s te bestuderen. Het is een snel groeiende onderzoekstechniek en wordt algemeen gebruikt voor het in kaart brengen van de DNA-eiwitinteracties in cellen die cruciaal zijn voor een correcte genregulering. Zij kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om te bepalen of eiwitten zoals transcriptiefactoren en gemodificeerde histonen zich binden aan een bepaalde DNA-regio van levende cellen of weefsels.
Genoombrede kartering van eiwit-DNA interacties is essentieel voor een volledig begrip van genregulatie. Een gedetailleerde kaart van epigenetische markeringen en binding van transcriptiefactoren is noodzakelijk voor het afleiden van de regulerende netwerken die ten grondslag liggen aan genexpressie in een verscheidenheid van biologische systemen. Het meest gebruikte instrument om deze interacties te onderzoeken is ChIP gevolgd door massively parallel sequencing (ChIP-seq)
Hoe werkt ChIP-seq?
ChIP-seq begint met een traditionele ChIP-test met celfixatie (cross-linking), chromatinescheren, immunoprecipitatie (IP), reverse-cross-linking en DNA-zuivering. Levende cellen worden gefixeerd met een omkeerbare crosslinking-agent om eiwit-DNA-interacties op hun natuurlijke plaats te behouden, voordat ze worden gelyseerd om het chromatine vrij te maken voor afschuiving. Na de verknoping wordt het chromatine geschoren tot een specifiek groottebereik (100-500 bp) voor optimale IP- en ChIP-seq-resultaten. Sonicatie of enzymatisch scheren kan worden gebruikt om fragmentgroottes tussen 100-500 bp te bereiken, het chromatine wordt vervolgens geïmmunoprecipiteerd met een antilichaam van belang en geïsoleerd.
ChIP zal een bibliotheek opleveren van doel-DNA-locaties die in direct fysiek contact stonden met regulerende mechanismen in vivo. Oligonucleotide-adapters worden vervolgens toegevoegd aan de DNA-fragmenten die aan het betrokken eiwit waren gebonden om massaal parallelle sequencing mogelijk te maken. Na selectie van de grootte worden alle resulterende ChIP DNA-fragmenten gelijktijdig gesequeneerd, waarbij met hoge resolutie wordt gescand op genoom-brede associaties. Het in kaart brengen van de gesequenseerde fragmenten naar volledige genoomsequentiedatabases maakt het mogelijk het DNA-interactiepatroon van elke TF of epigenetische modificatie snel en effectief te analyseren.
ChIP-seq is mogelijk gemaakt door technologische vooruitgang die ons in staat stelt volledige genomen in kaart te brengen en de exacte bindingsplaatsen van eiwitten aan te wijzen door ChIP-assay te combineren met volgende generatie sequencing platforms. Het aanwijzen van een specifieke gensequentie waaraan een eiwit bindt met behulp van ChIP-seq helpt epigenetische onderzoekers hun eiwit-DNA interactie studies te bevorderen en waardevolle inzichten te verwerven in de ontwikkeling van ziekten.