检测组蛋白修饰与染色质免疫沉淀反应和定量PCR

DNA是八缠绕集群组蛋白蛋白质(H1-H8),和在一起,组蛋白和DNA组成染色质。组蛋白不仅保持DNA组织,但是他们也知道帮助调节的表达基因。具体来说,修改组蛋白蛋白质,如甲基化和乙酰化作用,被认为有助于基因活性或沉默,从而由一种代码阅读转录监管机构。染色质的代码才刚刚开始被破解,然而,许多问题仍然存在。例如,做某些组蛋白修饰总是影响基因表达同样的,或有例外规则吗?开始解决这些激动人心的问题,研究人员必须首先扩展他们的组蛋白修饰的研究使用的组合染色质免疫沉淀反应(芯片)和定量聚合酶链反应(PCR)。在理想的情况下,任何组蛋白修饰和基因表达之间的相关性,指出将有助于揭示究竟如何组蛋白调节表达。

当前研究领域的组蛋白和围绕着所谓的表达式组蛋白密码。首次提出由研究员大卫·阿莱,这个概念包括认为组蛋白修饰可以调节DNA的可访问性转录的因素。例如,组蛋白甲基化可能阻止DNA的转录因子,而组蛋白乙酰化作用可能会改变静电相互作用在开放的染色质DNA和允许转录。这些原则是特别好演示了通过检查血液中组蛋白修饰的模式细胞发展在鸡(Littet al。,2001)。关注β-globin内的组蛋白甲基化和乙酰化模式基因地区,调查人员参与本研究发现变化,建议有趣的课基因调控。

检查鸡组蛋白修饰在血细胞的变化发展,整个调查人员开始从不同年龄的鸡红细胞或染色质分化阶段。他们接下来分手了DNA从每个细胞类型和孤立的组蛋白的具体修改,利用抗体和珠子拉下感兴趣的修饰组蛋白及其相关的DNA,称为染色质免疫沉淀反应的技术或芯片。接下来,研究者的身份查询推倒DNA聚合酶链反应,使用底漆对放大短序列生成整个β-globin基因区域。强劲推倒的DNA芯片检测到PCR,尽管不是推倒的DNA检测在显著降低水平。一起,芯片和定量PCR因此提供关于组蛋白修饰的模式信息,β-globin基因地区和血细胞发展的整个过程。

研究人员使用这些信息是否表现出一种组蛋白修饰模式相关与β-globin基因表达在血细胞的发展过程中,这将提供证据存在的组蛋白编码基因调控(图1)。三个血细胞阶段检查(HD24 6 c2,为期10天红细胞细胞),β-globin基因表达只有10天的红细胞内检测到。有趣的是,组蛋白修饰的几种模式,包括乙酰化(Ac)赖氨酸9和14 (K9、K14)和甲基化(我)赖氨酸4 (K4),沿着β-globin基因在为期10天的红细胞透露类似的模式(图1 c)。重要的是,一个不同的模式中观察到细胞中β-globin并不表示,包括HD24 6 c2,大脑细胞(图1 a, B, D)。

图1:组蛋白H3乙酰化和甲基化β球蛋白轨迹作为红细胞发育阶段的函数。

结果染色质IP与赖氨酸甲基化和乙酰化抗体组蛋白H3网站。(C) H3在赖氨酸甲基化4(绿色我/ K4)三个发展阶段与H3要么monoacetylated赖氨酸9 (Ac / K9浅蓝色)或diacetylated赖氨酸9和14 (Ac / K9和K14蓝色)。(D)对10天鸡胚胎大脑。(E G) H3在赖氨酸甲基化9(我/ K9红色)在红色的细胞。(H)相同的大脑。充实显著小于1表明代表名额不足的IP分数相对于基因组中甲基化网站的丰富。每个数据点显示的平均值三个独立IP的PCR分析误差的标准差所示。

©2001美国科学促进会。Litt, m D。et al。组蛋白赖氨酸甲基化之间的相关性和鸡β球蛋白发展变化轨迹。科学 293年,2453 - 2455 (2001)。保留所有权利。

有趣的是,这些“transcription-friendly”组蛋白模式与不同的组蛋白修饰(相互排斥的我/ K9;图1情况)。此外,高度集中的地区我/ K9修改已知转录沉默的地区。这些观测结果强烈表明组蛋白的化学修饰两个主要类型的可能行动反对帮助指定一个基因调控β-globin基因代码。即转录激活与甲基化在K4、平行乙酰化作用的K9和K14,而转录活性染色质与K9甲基化有关。

虽然这项研究支持组蛋白编码基因调控的存在,更多令人兴奋的问题仍然存在。例如,代码最终如何呢?这和其他问题正在热研究人员追求的组蛋白的代码。