Cut&tag-康成生物丨数谱生物

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Cut&tag

简介
应用实例
技术原理
实验流程
技术优势
测序结果展示

表观遗传学是指在基因组序列不变的情况下，决定基因表达与否的调控密码，包括DNA修饰、组蛋白修饰、转录因子/染色质相关蛋白调控。染色质由DNA和组蛋白缠绕形成，组蛋白会发生乙酰化、甲基化、磷酸化等多种化学修饰[1]，组蛋白修饰是细胞内一种重要的表观遗传学修饰形式，组蛋白的修饰状态的改变，将影响DNA的结构和稳定性，从而调控基因表达，参与调节细胞内各种生物学过程。

表观遗传学调控还包括转录因子/染色质相关蛋白的调控。转录因子是一类能够结合到DNA特定序列上的蛋白质，参与调控基因的转录过程[2]。它们通过与DNA结合，并招募其他转录调控蛋白，调节基因的表达。转录因子的结合位置和互作关系决定哪些基因会被转录成mRNA，影响细胞命运决定、生长发育等关键基因的表达，从而影响细胞的功能和特性。转录因子的调控机制在细胞内起着关键的调节作用，对生命过程的正常运作至关重要。

图1. 表观遗传学调控包括组蛋白修饰（左）和转录因子/染色质相关蛋白（右）对DNA的调控

为检测组蛋白修饰以及调控转录活跃区域的转录因子与DNA的结合，我们推出了Cut&tag靶向剪切及转座酶技术 (Cleavage Under Target and Tagmentation)，它利用ProteinA-Tn5融合蛋白，将Tn5转座酶引导至与目标染色质结合的抗体附近，切割目的蛋白结合的DNA同时直接添加建库接头，并进行DNA测序，是一种操作简单、用途广泛且功能强大的蛋白质-DNA相互作用分析方法。有助于在全基因组范围内识别组蛋白修饰标记位置或与目标蛋白结合的DNA区域，从而深入了解基于染色质的基因调控机制。
应用实例1：Cut&tag研究mSWI/SNF复合物对T细胞耗竭和激活的调控
ATP依赖的染色质重塑复合物mSWI/SNF能在T细胞激活和长期激活后耗竭期间影响染色质可及性和下游基因表达。利用mSWI/SNF组分SMARCA4, SS18,ARID1A, PBRM1抗体及激活型组蛋白修饰H3K27ac抗体进行Cut&tag实验发现，mSWI/SNF复合物在转录因子结合位点上的逐步变化引起了位点特异性染色质可及性和基因激活状态的改变，从而导致不同的激活或耗竭表型。利用临床相关的小分子抑制剂和降解剂靶向mSWI/SNF复合物可以减轻T细胞耗竭，提高T细胞的持久性和抗肿瘤活性[3]。

图2. CD8+ T细胞的激活和耗竭受到mSWI/SNF复合物的逐步调控[3]

参考文献：
1. Torres-Perez, Jose V et al. “Histone post-translational modifications as potential therapeutic targets for pain management.” Trends in pharmacological sciences vol. 42,11 (2021): 897-911. doi:10.1016/j.tips.2021.08.002
2. Lambert, Samuel A et al. “The Human Transcription Factors.” Cell vol. 172,4 (2018): 650-665. doi:10.1016/j.cell.2018.01.029
3. Battistello, Elena et al. “Stepwise activities of mSWI/SNF family chromatin remodeling complexes direct T cell activation and exhaustion.” Molecular cell vol. 83,8 (2023): 1216-1236.e12. doi:10.1016/j.molcel.2023.02.026
Cut&tag (Cleavage Under Target and Tagmentation靶向剪切及转座酶技术)定义：利用ProteinA-Tn5融合蛋白，将Tn5转座酶引导至与目标染色质结合的抗体附近，切割目的蛋白结合的DNA同时直接添加建库接头，并进行DNA测序，是一种操作简单、用途广泛且功能强大的蛋白质-DNA相互作用分析方法。与ChIP-seq研究目的类似，可以在全基因组范围内识别组蛋白修饰位置或转录因子结合的特定基因。

样本需求：细胞数目 > 5x105个；组织 > 200mg。
物种：有基因组信息。
抗体：ChIP级别抗体。
1.细胞准备：将组织或细胞样品制成细胞悬液并检查细胞活力；

2.目的蛋白结合一抗；

3.目的蛋白&一抗结合二抗；
4.ProteinA-Tn5融合蛋白结合并片段化DNA同时加接头；
5.纯化DNA片段，构建文库；
6.上机测序，进行数据分析；
7.提供结果报告。
Cut&tag技术优势

细胞样品需求量低；

操作简单：不需要交联、染色质超声片段化和免疫沉淀(IP)，实验周期更短；
数据分析结果背景低，分辨率、灵敏度和可靠性高，可重复性好，且不需要input校正。
1.Cut&tag富集peak检出结果表格

2.Cut&tag检出peak的基因组元件分布图和染色体位置分布图

3.Cut&tag鉴定到的差异peak表格

4.Cut&tag差异peak的motif分析

5.Cut&tag差异peak的火山图、相关基因的GO和KEGG富集分析

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