據(jù)今年3月份發(fā)布在ResearchSquare的一項研究，佛羅里達的科學家使用CUT&RUN技術，建立了眼球晶狀體中HIF1α結合位點的全基因組圖，文章鏈接：https://assets.researchsquare.com/files/rs-247248/v1/83c34fd6-e42a-491b-8828-247ace7a4fb8.pdf?c=1631877386

我們知道，基因表達可以通過許多不同的機制進行調節(jié)，包括轉錄因子、組蛋白和其他DNA結合蛋白。繪制出DNA和蛋白質之間的相互作用圖譜，對于理解基因激活或抑制以及其他細胞過程至關重要。

傳統(tǒng)上，可以通過進行染色質免疫沉淀和測序(ChIP-seq)來分析這些相互作用。但是這種方法需要大量的起始材料才能產(chǎn)生足夠強的信號以消除背景噪聲，并且經(jīng)常返回假陽性信號。同時，ChIP-seq還需要優(yōu)化的超聲處理來破碎染色質，這可能非常耗時并可能導致樣品損失。

在最近的一項研究中，佛羅里達大西洋大學和國家糖尿病、消化和腎臟疾病研究所的科學家們利用CUT&RUN技術建立了一個功能性全基因組圖譜，該圖譜是一種稱為缺氧誘導因子的蛋白質復合物的特異性結合位點—HIF1α，位于人眼的晶狀體中。該團隊表示選擇CUT&RUN而不是ChIP-seq分析，是因為前者不需要DNA-蛋白質交聯(lián)。此外，與ChIP-seq相比，前者成功實驗所需的細胞計數(shù)極低。

正常而言，隨著出生后眼睛的發(fā)育，提供健康血液供應的血管隨著時間的推移開始萎縮。結果，眼睛中的氧氣含量穩(wěn)步下降，造成缺氧環(huán)境。HIF1α作為一種蛋白質復合物，可調節(jié)身體對缺氧環(huán)境的反應，這意味著它可以在晶狀體細胞發(fā)育和體內平衡中發(fā)揮作用。

研究人員首先選擇培養(yǎng)10天左右的大的WhiteLeghorn雞胚胎中分離出晶狀體細胞。收獲的細胞用稱為DMOG的HIF1α激活劑處理4小時，并用ConA包被的磁珠固定細胞核。之后，樣品被分為兩組：一組用HIF1α抗體處理，另一組用IgG抗體處理。將pA/MNase添加到樣品中以啟動碎裂。這種融合蛋白在與感興趣的蛋白質相互作用的特定區(qū)域剪切DNA——在這種情況下，該蛋白質是HIF1α。通過向樣品中加入CaCL2溶液來激活MNase，將DNA片段釋放到上清液中。CUT&RUN片段用蛋白酶K處理1小時，然后分離DNA進行測序。

在HIF1α激活后，CUT&RUN在原代晶狀體細胞中鑒定了8000多種HIF1α-DNA特異性復合物。他們能夠使用ATAC-seq和RNA-seq驗證并完成結合位點的映射，這表明這些復合物中約有1200個緊密聚集在染色質可及區(qū)域。進一步的分析揭示了526個基因的激活或抑制，其中116個基因在轉錄起始位點10kB內顯示HIF1α結合位點。

該實驗中收集的數(shù)據(jù)有助于建立眼晶狀體中HIF1αDNA復合物的第一個功能圖，同時也強調了健康晶狀體發(fā)育對HIF1α的需求。最終，CUT&RUN技術的這種成功應用，有助于接下來的大量研究，重點是了解某些蛋白質可能對基因表達的作用。

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