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染色質免疫共沉淀(Chromatin ImmunoprecipitationChIP)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
2Peak分析
3Peak在基因功能元件上的分布
4Peak相關基因分析
5Peak相關基因的GO功能顯著性富集分析
6Peak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
12motif結構域預測
3、技術流程

 

 

4、案例分析
    案例(1FOXO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。

 

1 FOXO轉錄因子結合組織特異性的共同靶點

 

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XPPARG在癌細胞增殖不同調控機制的定義
    肝受體XLXRsNR1H2NR1H3)和PPAGRHT29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LXRPPARG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。 


1 LXRsPPARG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.