染色质免共沉淀技术ChIP.doc

◇ 2006年 第4期 (总第8期) 科 学 热 点 Science Focus ● 图书馆情报部 咨询服务（徐晓宇主持） ● 联系电话：0510校内：19879 功能基因组学研究方法及其进展 功能基因组学（Functional genomics）是利用结构基因组所提供的信息和产物，发展和应用新的实验手段，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使得生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。它的研究内容是人类基因组DNA序列变异性研究、基因组表达调控的研究、陌生生物体的研究和生物信息学的研究等。 目前功能基因组学的研究策略包括以下4个方面：1）建立表达图谱：建立表达序列标签、扣除文库、DNA 芯片、蛋白质组等。2） 随机突变筛选：在基因组中进行随机诱变和筛选，如ENU、iRNA、T-DNA、EP-转录子等等。3） 定向诱变：进行有目的的基因诱变，如基因敲除。4）生物信息学研究：分析基因蛋白质结构和功能比较的信息。经典的技术在大量未知基因的研究中具有局限性， 目前，一些新技术包括生物芯片、基因敲除(knock out)、 转基因（knock in）、RNA干扰（RNAi）以及蛋白质组学研究中的各种技术，在功能基因组学研究中发挥越来越重要的作用。建立、应用、发展并完善这些新的技术非常必要，近几年这些技术有了新的发展，本文就近几年来功能基因组学方法的一些进展作简单介绍。 1 染色质免疫共沉淀技术（ChIP）及与芯片方法的结合 1染色质免疫共沉淀技术 染色质免疫沉淀技术（ChIP）是一种在体内研究DNA与蛋白质相互作用的方法。ChIP不仅可以检测体内反式因子与DNA的动态作用，还可以用来研究组蛋白的各种共价修饰与基因表达的关系。近年来，这种技术得到不断的发展和完善。ChIP与基因芯片相结合建立的ChIP -chip方法已广泛用于特定反式因子靶基因的高通量筛选；ChIP与体内足迹法相结合，用于寻找反式因子的体内结合位点；RNA-CHIP用于研究RNA在基因表达调控中的作用。它与DNA芯片和分子克隆技术相结合，可用于高通量的筛选已知蛋白质分析的未知DNA靶点和研究反式作用因子在整个基因组上的分布情况。 染色质免疫共沉淀-芯片(Chromatin Immunoprecipitation -chip简称 ChIP-chip )，它的基本原理是在生理状态下把细胞内的蛋白质和DNA交联在一起，超声波将其打碎为一定长度范围内的染色质小片段，然后通过所要研究的目的蛋白质特异性抗体沉淀此复合体，特异性地富集目的蛋白结合的DNA片段，通过对目的片断的纯化与检测，从而获得蛋白质与DNA相互作用的信息[1-2]。 1.2 染色质免疫共沉淀-芯片技术(ChIP-chip)的应用 ChIP-chip技术对于大规模挖掘顺式调控信息成绩卓著，同时它可以用于胚胎干细胞和一些疾病如癌症、心血管疾病和中央神经紊乱的发生的机制。研究人员还可以利用这项技术开发一些治疗方法。目前ChIP-chip技术研究主要集中于两个领域：及转录因子的结合和条件特异性；组蛋白的修饰，组蛋白修饰蛋白和染色体重建。  1.2.1 ChIP-chip 在描述转录结合因子动力学中的研究 早Yong研究团体等人采用ChIP-chip的方法鉴定了酵母菌中转录调控子Ste12p, Gal4p的DNA结合位点和调控途径[3]，Brown等人发展了斑点DNA芯片技术，人们对酵母菌中的转录因子SBF和MBF进行了与上述试验相类似的研究[4-6]。此后，人们采用此方法对酵母菌转录因子进行了大量的研究[7-9]；其中最引人注意的是Young研究团体等人采用ChIPs法和微阵列法对酵母菌的106个抗原决定基已知的转录因子的结合位点做了鉴定，并且利用得到的数据结合mRNA 表达芯片的数据用以说明酵母菌的代谢调控网络；B. Ren等人采用ChIP法对酵母菌基因组的基因间区域和已知启动子进行了研究[10]。 1.2.2ChIP-chip 在组蛋白的修饰、组蛋白修饰蛋白和染色体重建中的应用 研究人员得出了对与组蛋白的酶的修饰有关的染色体范围的蛋白质分布和后转录修饰对了解染色质动力学的重要性[11]。Ng HH等人发现组蛋白H3 的4赖氨酸转甲基酶Set1p表现出优先停留在Pol II转录的基因座上[12]。Kurdistani SK研究分析了Rpd3p的结合位点，检验了Rpd3p的结合和它与蛋白质Ume1p 和Ume6p的关联[13]。Moqtaderi Z等人采用ChIP-chip方法阐述了酵母菌中RNA聚合酶Ⅲ的固有转录调控规则[14]。 此外，该方法还用来研究染色体结构组分的分布。Smith