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目前,研究转录因子DNA结合位点(TFBS)的技术有:凝胶迁移实验(EMSA)、染色质免疫沉淀(ChIP)技术、蛋白结合DNA微阵列芯片(PBM)、指数富集配体系统进化(SELEX)技术、高通量测序-荧光配体互作图谱分析(HiTS-FLIP)等等。ChIP技术是目前能够检测体内TFBS的唯一方法,该技术与高通量测序技术相结合产生的ChIP-Seq技术已经被广泛地用于鉴定各种转录因子在细胞内的TFBS。但该技术实验流程非常复杂且依赖高质量抗体,因此,发展更为简单的TFBS检测新方法很有必要。 本文提出一种基于甲醛辅助分离调控元件(FAIRE)技术检测基因组中TFBS的新方法。FAIRE技术是近年来才建立的新技术,该技术用酚氯仿抽提法将DNA分为两部分,即为水相DNA和有机相DNA,FAIRE实验只制备了水相DNA,将有机相直接舍弃,只有水相DNA显然无法全面系统地揭示基因组信息。本研究除利用FAIRE技术分离水相DNA外,还用热温育解交联法制各FAIRE技术中舍弃的有机相DNA,利用水相和有机相DNA共同检测体内DNA开放区及TFBS。本文提出的新方法检测流程非常简单,主要实验步骤包括:培养细胞、甲醛交联固定、制备染色质、超声波打断染色质、染色质解交联制备INPUT DNA、FAIRE法制备水相DNA、热温育解交联法制备有机相DNA,最后运用荧光定量PCR检测制备的INPUT DNA、水相及有机相DNA,通过相对Ct值法计算检测片段的富集倍数,鉴定染色质开放区及TFBS。 本论文针对基因的转录起始区域和NF-κB靶基因的DNA结合位点,论证了该新方法的可行性。首先,针对NF-κB靶基因(IL6、TNFAIP3)和持家基因(GAPDH)的转录起始位点(TSS)上下游基因区域,设计了一系列引物,探索了TNF-α诱导与否HepG2细胞中基因启动子区域染色质开放状态的变化。实验结果表明,诱导后,两个靶基因相应引物的起伏变化,要比持家基因GAPDH显著,而且对比同一基因引物诱导前后,水相DNA富集倍数升高,有机相DNA富集倍数降低;说明本方法可成功检测不同细胞状态下染色质开放区。之后,本论文挑选了具有代表性的NF-κB靶基因(IL6、TNFRSF6、IL8、STAT5A、SLC12A7、IL7R、RELB、mir-219-1、mir-340),对靶基因上含有NF-κBDNA结合位点的部位设计引物,通过PCR扩增TNF-α诱导与否HepG2细胞所制备的水相和有机相DNA,确证本方法可用于鉴定功能性TFBS。最后,利用ChIP-qPCR和RT-PCR对本方法鉴定的TFBS及其对基因表达的影响进行部分基因的验证,发现本方法鉴定的功能性TFBS在体内确被转录因子结合并调控下游基因的表达。 综上所述,本论文成功建立了一种基于FAIRE技术检测基因组中染色质开放区及TFBS的新方法。该方法避免了ChIP技术非常复杂的实验流程并无需抗体,操作简便。