ChIP ist eine leistungsstarke Technik zur Untersuchung der Assoziation spezifischer Proteine oder ihrer modifizierten Isoformen mit bestimmten Genomregionen. Sie ist eine schnell wachsende Forschungstechnik und wird häufig zur Kartierung der DNA-Protein-Interaktionen in Zellen eingesetzt, die für die korrekte Genregulation entscheidend sind. So kann beispielsweise festgestellt werden, ob Proteine wie Transkriptionsfaktoren und modifizierte Histone an eine bestimmte DNA-Region in lebenden Zellen oder Geweben binden.
Die genomweite Kartierung von Protein-DNA-Interaktionen ist für ein umfassendes Verständnis der Genregulation unerlässlich. Eine detaillierte Kartierung der epigenetischen Markierungen und der Bindung von Transkriptionsfaktoren ist notwendig, um die regulatorischen Netzwerke abzuleiten, die der Genexpression in einer Vielzahl biologischer Systeme zugrunde liegen. Das am weitesten verbreitete Instrument zur Untersuchung dieser Interaktionen ist ChIP, gefolgt von massiv-paralleler Sequenzierung (ChIP-seq)
Wie funktioniert ChIP-seq?
ChIP-seq beginnt mit einem traditionellen ChIP-Assay, der Zellfixierung (Cross-Linking), Chromatin-Scherung, Immunpräzipitation (IP), Reverse-Crosslinking und DNA-Reinigung umfasst. Lebende Zellen werden mit einem reversiblen Vernetzungsmittel fixiert, um Protein-DNA-Wechselwirkungen an ihren natürlichen Stellen zu erhalten, bevor sie lysiert werden, um das Chromatin für die Scherung freizusetzen. Nach der Vernetzung wird das Chromatin auf einen bestimmten Größenbereich (100-500 bp) geschert, um optimale IP- und ChIP-seq-Ergebnisse zu erzielen. Das Chromatin wird dann mit einem Antikörper von Interesse immunpräzipitiert und isoliert.
ChIP erzeugt eine Bibliothek von Ziel-DNA-Stellen, die in direktem physischen Kontakt mit regulatorischen Mechanismen in vivo waren. Oligonukleotid-Adapter werden dann zu den DNA-Fragmenten hinzugefügt, die an das Protein von Interesse gebunden waren, um eine massiv parallele Sequenzierung zu ermöglichen. Nach der Größenselektion werden alle resultierenden ChIP-DNA-Fragmente gleichzeitig sequenziert und mit hoher Auflösung auf genomweite Assoziationen untersucht. Durch die Zuordnung der sequenzierten Fragmente zu Datenbanken für ganze Genomsequenzen kann das DNA-Interaktionsmuster jeder TF oder epigenetischen Veränderung schnell und effektiv analysiert werden.
ChIP-seq wurde durch technologische Fortschritte ermöglicht, die es uns erlauben, ganze Genome abzubilden und die genauen Bindungsstellen von Proteinen durch die Kombination von ChIP-Assays mit Sequenzierungsplattformen der nächsten Generation zu bestimmen. Die Bestimmung einer bestimmten Gensequenz, an die ein Protein bindet, mit Hilfe von ChIP-seq hilft epigenetischen Forschern, ihre Protein-DNA-Interaktionsstudien voranzutreiben und wertvolle Einblicke in die Krankheitsentwicklung zu gewinnen.