染色質(zhì)免疫沉淀法(Chromatin immunoprecitation,ChIP)是研究體內DNA與蛋白質(zhì)相互作用的重要工具。它可以靈敏地檢測目標蛋白與特異DNA片段的結合情況,還可以用來(lái)研究組蛋白與基因表達的關(guān)系。核小體組蛋白可以發(fā)生多種翻譯后的共價(jià)修飾,如乙?;?、甲基化、磷酸化、泛素化等,這些共價(jià)修飾與真核基因的表達密切相關(guān)。根據“組蛋白密碼”假說(shuō),組蛋白的各種共價(jià)修飾的組合會(huì )以協(xié)同或拮抗的方式誘導特異的下游生物學(xué)功能,因此,ChIP也為研究組蛋白修飾在基因表達中的作用,全面闡明真核基因的表達調控機制提供了強有力的研究工具。
該技術(shù)主要應用于:
1.組蛋白修飾酶的抗體作為“生物標記”
2.轉錄調控分析
3.藥物開(kāi)發(fā)研究
4.有絲分裂研究
5.DNA損失與凋亡分析
真核生物細胞狀態(tài)是由內源和外源因素共同影響的,所有信號傳遞途徑的終點(diǎn)都是DNA。DNA通過(guò)核蛋白復合物組成染色質(zhì),染色質(zhì)是基因調控的一個(gè)重要作用位點(diǎn)。轉錄激活因子和輔助抑制因子的研究顯示存在一種新的調節機制--“組蛋白密碼”,其信息存在于組蛋白的轉錄后修飾等過(guò)程中。該類(lèi)修飾包括組蛋白磷酸化、乙?;?、甲基化、ADP-核糖基化等過(guò)程。隨著(zhù)越來(lái)越多組蛋白核心結構區域和羧端修飾的確定,組蛋白密碼在控制和調節基因功能過(guò)程中的作用越來(lái)越明確。參與修飾的酶根據其作用的不同而分類(lèi):如組氨酸乙酰轉移酶(HATs)可以將乙?;鶊F轉到組蛋白上;組蛋白去乙酰酶(HDACs)可以去除氨基酸上的乙?;鶊F;組蛋白甲基轉移酶(HMTs)可以將甲基基團轉移到組蛋白上等不同組氨酸修飾標記對應于不同的生物學(xué)過(guò)程,它可以作為調節因子的作用位點(diǎn),也可以用來(lái)改變染色質(zhì)結構。
染色質(zhì)免疫沉淀分析(ChiP)是基于體內分析發(fā)展起來(lái)的方法,它的基本原理是在活細胞狀態(tài)下固定蛋白質(zhì)-DNA復合物,并將其隨機切斷為一定長(cháng)度范圍內的染色質(zhì)小片段,然后通過(guò)免疫學(xué)方法沉淀此復合體,特異性地富集目的蛋白結合的DNA片段,通過(guò)對目的片斷的純化與檢測,從而獲得蛋白質(zhì)與DNA相互作用的信息。它能真實(shí)、完整地反映結合在DNA序列上的調控蛋白,是目前確定與特定蛋白結合的基因組區域或確定與特定基因組區域結合的蛋白質(zhì)的一種很好的方法。
CHIP不僅可以檢測體內反式因子與DNA的動(dòng)態(tài)作用,還可以用來(lái)研究組蛋白的各種共價(jià)修飾與基因表達的關(guān)系。而且,CHIP與其他方法的結合,擴大了其應用范圍:CHIP與基因芯片相結合建立的CHIP-on-chip方法已廣泛用于特定反式因子靶基因的高通量篩選;CHIP與體內足跡法相結合,用于尋找反式因子的體內結合位點(diǎn);RNA-CHIP用于研究RNA在基因表達調控中的作用。由此可見(jiàn),隨著(zhù)CHIP的進(jìn)一步完善,它必將會(huì )在基因表達調控研究中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
凝膠電泳遷移率改變分析(EMSA)是目前研究轉錄調控蛋白和相應核苷酸序列結合的常用方法,但是由于許多轉錄調控蛋白有相似或相同的DNA結合位點(diǎn),這種體外分析獲取的結果不一定能真實(shí)地反映體內轉錄調控蛋白和DNA結合的狀況。染色質(zhì)免疫沉淀分析(ChIP)是基于體內分析發(fā)展起來(lái)的方法,它能真實(shí)、完整地反映結合在DNA序列上的調控蛋白,是目前確定與特定蛋白結合的基因組區域或確定與特定基因組區域結合的蛋白質(zhì)的最好方法。
ChIP技術(shù)和芯片技術(shù)的結合有利于確定全基因組范圍內染色體蛋白的分布模式以及組蛋白修飾情況。ChIP基本試劑盒和特定蛋白質(zhì)抗體結合完成一個(gè)染色質(zhì)免疫沉淀分析。