Cell特輯：免疫沉淀

　　“Cell Press Selections”是由Cell出版社推出的一份推薦文章集合手冊，主要介紹某個生命科學研究領域最新的進展及突出成果。相關特輯內容包括研究論文，評論性文章以及snapshots，涉及了同一領域的方方面面，更為重要的是這些文章由贊助商贊助，可以免費獲取。

　　蛋白與DNA之間的相互作用是生物機體存在的必要元素，其中包括轉錄過程，DNA復制過程，重組以及DNA修復等各種在我們生命中扮演重要角色的過程。

　　早在1978年，科學家們就證明了這種相互作用的存在及其重要性，這是解析DNA與蛋白之間“交流”的開始，幾年后，Lis和Varshavsky實驗室成員提出了免疫沉淀這一新技術，自此之后這一技術就成為了研究蛋白質的常用技術，即利用抗體特異性反應純化富集目的蛋白的一種方法。

　　Cell雜志推出了“Immunoprecipitation”特輯，介紹了蛋白-蛋白，以及蛋白-核酸之間相互作用的最新成果及技術進展。

　　Differential principal component analysis of ChIP-seq

　　將染色質免疫共沉淀技術（ChIP）與下一代高通量測序技術相結合的染色質免疫共沉淀測序（ChIP-seq），已成為功能基因組學、特別是基因表達調控領域研究的關鍵技術。這一技術主要包括幾個基本的步驟：將蛋白交聯到染色質上，剪切蛋白，用特異的抗體沉淀目的蛋白及相關DNA，以及純化相關DNA片段等。ChIP通常會生成數毫微克到數百毫微克的DNA，它們是環繞轉錄因子結合位點或組蛋白標記位點的75 -到300-bp的片段。高通量測序往往會生成數以百萬計的來自ChIP-DNA片段5′末端的25 -到75-bp的序列（short reads）。

　　ChIP-seq實驗帶來的海量數據向生物信息學研究人員提出了新的挑戰，目前此領域數據處理技術的發展大大滯后于實驗技術進步，在這篇文章中，研究人員采用主微分分析（principal differential analysis，dPCA），解析多重ChIP-seq數據，從中發現了兩種生物條件下不同的蛋白-DNA相互作用。

　　研究人員指出dPCA方法能將無監控模式發現，降維（dimension reduction），以及統計推斷整合成一個單一框架，利用少量主成分元件簡要概況兩種條件下主要多蛋白協同差分模式。并且對于每個模式，dPCA也能通過與復制樣品中變化條件之間的差異，檢測并優先考慮差異基因位點。

　　這種方法為有效分析大量ChIP測序數據提供了一種獨特的工具，可以用于研究不同生物條件下基因調控的動態變化，研究人員指出，dPCA可以用于分析轉錄因子結合位點處和啟動子的不同染色質模式，以及等位基因特異性蛋白-DNA之間的相互作用。

　　Genome-Wide Mapping of in Vivo Protein-DNA Interactions

　　我們體內細胞眾多的基因中，只有那些表達的基因使我們成為現在這個樣子。特定的蛋白通過結合DNA上的關鍵位點——包含遺傳信息的核酸，調節基因表達。這些蛋白是怎樣識別特定結合位點的？蛋白結構和DNA結構的改變，是否通過結合位點內的DNA紐結或急劇彎曲使得DNA－蛋白緊密結合？為了回答這些問題，許多科學家們從宏觀面——體內蛋白-DNA相互作用圖譜入手。

　　在這篇文章中，研究人員發展了一種基于直接超高通量DNA測序（ultra-high-throughput DNA sequencing）的大規模染色質免疫沉淀分析（Chromatin immunoprecipitation assay ，ChIPSeq）方法，將這種測序普查方法用于體內神經限制性沉默因子（neuron-restrictive silencer factor，NRSF，也被稱為REST，抑制元素1沉默轉錄因子，repressor element-1 silencing transcription factor）與人類基因組中1946個位點的結合作圖，研究人員得到了高結合位點分辨率[±50 base pairs]的體內蛋白-DNA相互作用圖譜。

　　Chromatin boundaries in budding yeast: the nuclear pore connection

　　目前，隨著人類基因組測序工作的基本完成，研究目的蛋白和整個基因組的相互作用逐漸成為研究的熱點。由于基因組中的信息量非常大，上述常規方法通常無法滿足科研的需要。近年來發展起來的ChIP-chip技術將基因組DNA芯片（chip）技術與染色質免疫沉淀技術（ChIP）相結合，為研究目的蛋白與整個基因組相互作用提供了可能。ChIP-chip 技術通過標記染色質免疫沉淀富集的DNA片段，和另一個被標記不同探針的對照組樣品一起，與DNA芯片雜交，再利用各種生物信息學方法對收集到的信號進行分析，具體的實驗步驟請參考Dr. Richard Young在Nature Protocols上的文章。ChIP-chip技術已經被廣泛應用于研究轉錄因子在整個基因組中的信號網絡，染色質修飾機制在基因組中的調控，DNA的復制，修復以及修飾，基因的轉錄與核運輸等諸多方面。

　　染色質免疫沉淀技術還可用于分析兩種蛋白共同結合的DNA序列，即ChIP reChIP方法。ChIP reChIP是在第一次ChIP的基礎上不解交聯，而繼續進行另一個目的蛋白的免疫沉淀，從而得到與兩種目的蛋白都結合的DNA序列。值得注意的是，因為通過兩次免疫沉淀富集的DNA量比較少，所以在分析時通常要把多次免疫沉淀的DNA濃縮后再進行操作。