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1、染色体水平上的染色体水平上的DNADNA与蛋白质与蛋白质 相互作用分析相互作用分析CHIP-chipCHIP-chip技术的应用技术的应用背景介绍背景介绍DNA与蛋白质之间的相互作用是指顺式作用元件 与反式作用因子之间的特异识别与结合，从DNA 复制转录翻译基因表达调控到染色质的 组装，都涉及到DNA与蛋白质的相互作用。大部 分结合蛋白有自己的DNA结合结构域，主要分为 leu拉链螺旋-转角-螺旋螺旋-环-螺旋锌指 结构以及同质异形结构域几种结构模序，它们靠 对DNA螺旋大沟中的氢键的特异识别，以非共价 键与DNA结合，来执行不同的功能。文献内容文献内容CHIP-chip( CHIP-chip
2、(染色体免疫沉淀芯片技术）是分染色体免疫沉淀芯片技术）是分 析析DNADNA与蛋白质相互作用的有力工具，文献与蛋白质相互作用的有力工具，文献 综述了该技术在分析综述了该技术在分析DNA-DNA-蛋白质相互作用蛋白质相互作用 的最新研究进展，这些研究为理解转录与的最新研究进展，这些研究为理解转录与 蛋白质组装过程提供了新的思路。蛋白质组装过程提供了新的思路。CHIP-chipCHIP-chip技术原理技术原理染色质免疫共沉淀染色质免疫共沉淀- -芯片（芯片（ChIPChIP-chip-chip），它），它 的基本原理是在生理状态下把细胞内的蛋白的基本原理是在生理状态下把细胞内的蛋白 质和质和DN
3、ADNA交联在一起，超声波将其打碎为一交联在一起，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体，特异性地富集目的蛋白结合的DNADNA片段片段 ，通过对目的片断的纯化与检测，从而获得，通过对目的片断的纯化与检测，从而获得 蛋白质与蛋白质与DNADNA相互作用的信息。相互作用的信息。染色质免疫沉淀芯片流程图染色质免疫沉淀芯片流程图CHIP-chipCHIP-chip技术流程技术流程CHIP-chipCHIP-chip技术的优点技术的优
4、点1.1.直接对活细胞进行作用，可以真实地反应体直接对活细胞进行作用，可以真实地反应体 内内DNADNA与蛋白质的相互作用与蛋白质的相互作用 2.2.甲醛的固定，可以检测到细胞某一时刻的甲醛的固定，可以检测到细胞某一时刻的 DNADNA与蛋白质的相互作用与蛋白质的相互作用 3.3.染色体免疫沉淀与芯片技术的结合，可以在染色体免疫沉淀与芯片技术的结合，可以在 整个基因组水平上分析整个基因组水平上分析DNADNA与蛋白质的相互与蛋白质的相互 作用作用CHIP-chipCHIP-chip技术的研究进展技术的研究进展CHIP-chip CHIP-chip技术主要应用于寻找转录因子在技术主要应用于寻找转
5、录因子在 DNADNA上的结合位点以及判断基因是否被表达上的结合位点以及判断基因是否被表达 ，通过对得到的实验结果的分析，丰富了，通过对得到的实验结果的分析，丰富了 我们对我们对DNA-DNA-蛋白质相互作用的认识，本文蛋白质相互作用的认识，本文 主要在以下几个方面对技术的应用以及主要在以下几个方面对技术的应用以及DNADNA - -蛋白质相互作用的新现象进行了介绍。蛋白质相互作用的新现象进行了介绍。1.CHIP-chip1.CHIP-chip在转录因子结合位点方在转录因子结合位点方 面上的研究面上的研究20022002年，科学家应用此项技术确定了酵母年，科学家应用此项技术确定了酵母 菌序列特
6、异性转录因子的结合位点，为确菌序列特异性转录因子的结合位点，为确 定这些转录因子的功能提供了参考。定这些转录因子的功能提供了参考。 在生理状态下进行染色质免疫沉淀，发现在生理状态下进行染色质免疫沉淀，发现 无论基因是否处在转录激活状态，转录因无论基因是否处在转录激活状态，转录因 子都会结合在特定位点。子都会结合在特定位点。 通过对通过对LexALexA的研究，发现的研究，发现E.coliE.coli的基因组是的基因组是 有利于转录因子结合的。有利于转录因子结合的。2.2.确定已知蛋白的靶基因确定已知蛋白的靶基因在在DNADNA与蛋白分离后，进行与蛋白分离后，进行PCRPCR扩增，然后扩增，然后
7、 与芯片进行杂交，可以确定已知蛋白的靶与芯片进行杂交，可以确定已知蛋白的靶 基因，运用这种方法，可以确定某一蛋白基因，运用这种方法，可以确定某一蛋白 在染色体上的靶基因群。在染色体上的靶基因群。3.3.证明了转录因子有时结合在非交证明了转录因子有时结合在非交 感顺序上感顺序上通过对通过对CtrA,FNRCtrA,FNR结合位点的分析，发现有结合位点的分析，发现有 时其结合在非交感顺序上，推测时其结合在非交感顺序上，推测DNADNA拓扑结拓扑结 构的改变影响了其序列特异性，或者是许构的改变影响了其序列特异性，或者是许 多转录因子的协同作用，减少了特定转录多转录因子的协同作用，减少了特定转录 因子
8、的需求或者改变其序列特异性因子的需求或者改变其序列特异性4.4.转录因子有时结合在转录因子有时结合在DNADNA位点但不位点但不 执行功能执行功能CHIP-chip CHIP-chip的应用过程中发现，将的应用过程中发现，将FNRFNR剔除剔除 ，并不影响其邻近基因的表达，并不影响其邻近基因的表达推测可能是以下几种原因：推测可能是以下几种原因： 1.1.结合部位没有启动子结合部位没有启动子 2.2.转录因子不是调控转录，如转录因子不是调控转录，如NAPNAP（nucleoidnucleoid-associated -associated proteinprotein核酸连接蛋白）调控染色体组装
9、核酸连接蛋白）调控染色体组装 3.3.大量转录因子存在的情况下，可能执行其他功能大量转录因子存在的情况下，可能执行其他功能 4.4.可能其他因子对该基因影响更大可能其他因子对该基因影响更大 5.5.基因组在发生进化，基因结构发生变化基因组在发生进化，基因结构发生变化5.5.对细菌染色质组装蛋白的研究对细菌染色质组装蛋白的研究确定了细菌染色质组装蛋白确定了细菌染色质组装蛋白NAPsNAPs具有很低具有很低 的序列特异性，发现的序列特异性，发现H-NS(H-NS(一种一种NAPsNAPs) )对富对富 含含ATAT的区域有亲和性，并且可以导致基因的区域有亲和性，并且可以导致基因 转录沉默，主要是靠
10、结合启动子上的转录沉默，主要是靠结合启动子上的RNAPRNAP 来实现转录阻遏的。来实现转录阻遏的。6.6.确定确定RNAPRNAP在转录序列上的组装以在转录序列上的组装以 及启动子在基因组上的分布及启动子在基因组上的分布运用运用CHIP-chipCHIP-chip技术，发现在对数生长期的技术，发现在对数生长期的 E.coliE.coli中，中， RNAPRNAP在在promoterpromoter上停留时间比上停留时间比 在编码序列上长在编码序列上长5050倍。倍。RNAPRNAP结合在至少结合在至少9090 个转录区域中，至少存在有个转录区域中，至少存在有11001100个启动子个启动子
11、，发现，发现 7070结合的启动子，其对应的基因至结合的启动子，其对应的基因至 少有少有没有发生可观察到的转录现象。没有发生可观察到的转录现象。7.7.对对 因子的研究因子的研究确定了确定了 7070与与 3232在细菌基因组上的分布，发在细菌基因组上的分布，发 现大部分依赖现大部分依赖 3232的启动子，可以由的启动子，可以由 7070来促来促 进转录进转录8.8.在其他水平上的研究在其他水平上的研究运用该技术对运用该技术对DNADNA结合蛋白进行研究，发结合蛋白进行研究，发 现三个不与转录相关的蛋白，其中两个（现三个不与转录相关的蛋白，其中两个（ RacA,SPO0J)RacA,SPO0J
12、)在在DNADNA复制后的染色体分离复制后的染色体分离 中中 起作用起作用对对CHIP-chipCHIP-chip技术的展望技术的展望1.1.不仅可以应用在转录阶段，在不仅可以应用在转录阶段，在DNADNA复制复制 修复修复 重组重组 染色质组装染色质组装 染色体分离方面都可以得到染色体分离方面都可以得到 广泛的应用。广泛的应用。 2.2.通过对不同通过对不同 因子的定位来对染色体进行分区，为因子的定位来对染色体进行分区，为 研究其功能提供新思路研究其功能提供新思路 3.3.通过对通过对NAPsNAPs的定位来理解染色质的组装过程的定位来理解染色质的组装过程 4.4.通过对某些转录因子的定位（通过对某些转录因子的定位（SOX2,OCT4,NANOGSOX2,OCT4,NANOG来构建转录网络。来构建转录网络。THANK YOU!THANK YOU!
