在表觀遺傳學(xué)的研究領(lǐng)域中，蛋白質(zhì)與DNA的相互作用一直是探索基因表達(dá)調(diào)控奧秘的關(guān)鍵所在。而CUT&Tag（Cleavage Under Targets & Tagmentation）技術(shù)，即靶向剪切及轉(zhuǎn)座酶技術(shù)，作為一種高效的研究手段，正逐漸成為眾多科研人員的得力助手。

什么是CUT&Tag技術(shù)？

CUT&Tag技術(shù)是一種高效研究蛋白質(zhì)與DNA相互作用的表觀遺傳學(xué)方法。它憑借自身的技術(shù)原理和顯著優(yōu)勢，在生命科學(xué)研究領(lǐng)域大放異彩。

核心原理

l  抗體引導(dǎo)靶向結(jié)合

使用特異性抗體（一抗）識(shí)別并結(jié)合目標(biāo)蛋白（如轉(zhuǎn)錄因子、組蛋白修飾標(biāo)記），隨后通過二抗放大信號。

抗體復(fù)合物與Protein A/G融合的Tn5轉(zhuǎn)座酶（pAG-Tn5）結(jié)合，將轉(zhuǎn)座酶精準(zhǔn)定位至目標(biāo)蛋白結(jié)合的DNA區(qū)域。

l  DNA切割與標(biāo)記

Tn5轉(zhuǎn)座酶激活后，對目標(biāo)蛋白結(jié)合的DNA進(jìn)行片段化切割，同時(shí)在切割位點(diǎn)兩端添加測序接頭，直接完成文庫制備。

技術(shù)優(yōu)勢

ü  高效簡便

無需超聲破碎染色質(zhì)，實(shí)驗(yàn)流程從ChIP-seq的3-5天縮短至1-2天。

ü  低起始細(xì)胞量

僅需數(shù)百至數(shù)千個(gè)細(xì)胞（ChIP-seq需數(shù)百萬細(xì)胞），適用于稀有細(xì)胞（如干細(xì)胞、循環(huán)腫瘤細(xì)胞）或微量樣本。

ü  高信噪比

背景信號低，特異性結(jié)合區(qū)域富集度高，減少非特異性結(jié)合帶來的干擾。

ü  溫和反應(yīng)條件

避免劇烈的染色質(zhì)破碎和復(fù)雜的純化步驟，更好保留蛋白質(zhì)-DNA天然相互作用。

應(yīng)用場景

1.   轉(zhuǎn)錄因子研究

用于鑒定轉(zhuǎn)錄因子在基因組上的結(jié)合位點(diǎn)，探究轉(zhuǎn)錄因子如何調(diào)控基因表達(dá)，解析基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

2.   組蛋白修飾研究

分析組蛋白修飾（如甲基化、乙酰化等）在染色質(zhì)上的分布情況，了解組蛋白修飾與基因表達(dá)、染色質(zhì)狀態(tài)之間的關(guān)系。

3.   疾病機(jī)制研究

通過研究疾病相關(guān)蛋白質(zhì)與 DNA 相互作用的異常變化，揭示疾病發(fā)生發(fā)展的分子機(jī)制，為疾病診斷和治療提供新的靶點(diǎn)和思路。

4.   發(fā)育生物學(xué)研究

在個(gè)體發(fā)育過程中，研究不同階段蛋白質(zhì)與 DNA 相互作用的動(dòng)態(tài)變化，闡明細(xì)胞分化、組織發(fā)育等過程的分子調(diào)控機(jī)制。

技術(shù)流程

分析流程

研究人員使用CUT&Tag，鑒定H3K27me3在染色質(zhì)水平上的peaks。與ChIP-seq相比，在相同Reads條件下，兩者的Peaks一致，并且CUT&Tag的信噪比更高、背景更低。這一結(jié)果充分彰顯了CUT&Tag技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)。

結(jié)果展示

參考文獻(xiàn)：

Kaya-Okur HS, Wu SJ, Codomo CA, Pledger ES, Bryson TD, Henikoff JG, Ahmad K, Henikoff S. CUT&Tag for efficient epigenomic profiling of small samples and single cells. Nat Commun. 2019 Apr 29;10(1):1930. doi: 10.1038/s41467-019-09982-5.