染色質免疫共沉淀（Chromatin Immunoprecipitation，ChIP）是在體內環境中研究蛋白質與DNA相互作用的經典實驗方法，廣泛應用于組蛋白修飾、特定轉錄因子的基因調控作用等相關領域。隨著新一代測序技術的發展和成熟，染色質免疫沉淀實驗與高通量測序的整合——ChIP-seq，可在全基因組范圍對蛋白結合位點進行高效而準確的篩選與鑒定，同時也為研究的深入開展打下基礎。
采用特異性抗體對目的蛋白進行免疫沉淀后，分離與其結合的基因組DNA片段，再通過高通量測序與數據分析，在全基因組范圍內尋找目的蛋白的DNA結合位點，并且可以基于多個樣品進行差異比較。
1、實驗方案
測序策略：Illumina NextSeq 500 SE50
數據量：20M clean reads
2、數據分析
2.1 標準信息分析
（1）與參考序列比對
（2）Peak分析
（3）Peak在基因功能元件上的分布
（4）Peak相關基因分析
（5）Peak相關基因的GO功能顯著性富集分析
（6）Peak相關基因的Pathway功能顯著性富集分析
（7）鑒定樣品間差異Peak
（8）樣品間差異Peak的基因功能元件分布
（9）樣品間差異Peak相關基因分析
（10）樣品間差異Peak相關基因的GO功能顯著性富集分析
（11）樣品間差異Peak相關基因的Pathway功能顯著性富集分析
（12）motif結構域預測
3、技術流程
4、案例分析
案例（1）FOXO轉錄因子作用位點特征
FOXO轉錄因子（FOXO）是控制物種壽命的中心調控因子，但是FOXO執行特定的細胞功能，包括成人干細胞內穩和免疫功能。FOXO直接作用的靶點已經在若干物種和細胞類型中鑒定得到。用meta分析從組織到生物體，以及哺乳動物，秀麗線蟲和果蠅的FOXO靶向位點的數據。結果表明，FOXO作用的特定細胞是與細胞特定功能的相關的。而且FOXO在脊椎動物和無脊椎動物中存在相同保守區域的作用位點。這些與生物生長，新陳代謝，抗壓力，蛋白質平衡相關的保守區域的結合位點表明，這些生物可能擁有同一個祖先。
圖1 FOXO轉錄因子結合組織特異性的共同靶點
圖2 FOXO轉錄因子結合靶點韋恩圖和保守性分析
案例（2） 肝受體X和PPARG在癌細胞增殖不同調控機制的定義
肝受體X（LXRs，NR1H2，NR1H3）和PPAGR在HT29大腸癌細胞的信號進行全面的，全基因組的以及各個發展階段的調控。PPAGR能夠產生快速的短期的回應，并且對相應的基因進行活化。相對應的，肝受體X產生長期持久的激活功能，抑制基因活化，提供了LXR和PPARG活化來調控癌癥細胞的生長代謝的過程圖，為癌癥靶點治療指明了方向。
圖1 LXRs和PPARG的全基因組范圍的結合情況
參考文獻
[1] Webb et al. Characterization of the direct targets of FOXO transcription factors throughout evolution. Aging Cell, 2016.
[2] Savic et al. Distinct gene regulatory programs define the inhibitory effects of liver X receptors and PPARG on cancer cell proliferation. Genome Medicine, 2016.
