来自同济大学生命科学与技术学院的研究人员发表了题为“Reprogramming of H3K9me3-dependent heterochromatin during mammalian embryo development”的文章，首次在全基因组水平上揭示了小鼠植入前及植入后胚胎发育过程中异染色质修饰H3K9me3的重编程过程，并阐释了异染色质修饰H3K9me3对于植入前胚胎中逆转座子(Retro-transposons)沉默起到的重要作用。
这一研究成果公布在4月23日的Nature Cell Biology杂志上，文章的通讯作者为同济大学高绍荣教授、张勇教授及高亚威副教授，一作为王晨飞，刘晓雨和杨磊。同济大学高绍荣教授及张勇教授课题组长期以来致力于早期胚胎发育过程中表观遗传调控机制的研究。这是继2016年他们在《Nature》发表论文后又一重要研究成果。
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异染色质修饰H3K9me3在植入前及植入后胚胎发育过程中动态变化
异染色质修饰H3K9me3是一种抑制性的组蛋白修饰，在成体细胞中大量存在于逆转座子及部分基因启动子区域，通常被认为是细胞间命运转换的壁垒。前期研究发现在iPS细胞诱导及体细胞核移植(SCNT)的过程中人为去除H3K9me3修饰，可以极大的提高重编程效率。
在早期胚胎发育的过程中，H3K9me3修饰必然会经历大规模的重编程，从而使得高度特化的父本和母本基因组重新获得全能性，并且完成后续的胚胎发育和细胞分化，然而对于这一过程中H3K9me3重编程是怎样实现的人们并不了解。
在这项研究中，高绍荣教授课题组利用ULI-NChIP-seq技术检测了雌雄配子、植入前胚胎发育连续时间点及植入后6.5-8.5天胚胎发育过程中H3K9me3修饰在全基因组尺度分布水平，对H3K9me3修饰的继承、去除和重新建立进行了详细探讨。
通过综合整合H3K9me3修饰、DNA甲基化修饰及基因表达数据并进行生物信息学分析，研究人员发现启动子区域和LTR逆转座子区域存在独特的H3K9me3修饰调控特征，启动子区域的H3K9me3修饰在受精后被大量去除，直到植入后才开始重新建立，而LTR逆转座子区域的H3K9me3修饰在植入前胚胎发育过程中逐渐增强。受精后父本和母本的基因组均发生了大量的H3K9me3修饰的去除和重建，母本基因组的H3K9me3修饰水平要远高于父本基因组，且这种父母本的不均衡性一直维持到囊胚时期。
在植入前胚胎发育中，随着整体DNA甲基化水平的降低，在Chaf1a等因子的作用下，LTR逆转座子区域的抑制因素逐渐由DNA甲基化替换为H3K9me3修饰，且这种替换对于维持胚胎基因组的稳定性和正常发育具有重要的意义，敲降Chaf1a因子会导致胚胎发育阻滞。在植入后胚胎中，第一次细胞命运决定之后，启动子区域形成了谱系特异(lineage specific)的H3K9me3修饰，这些谱系特异的H3K9me3修饰的形成很可能受到了谱系特异转录因子调控，并对谱系中其他命运相关的基因起到了沉默作用。
这项研究首次绘制了早期胚胎发育及植入后胚胎细胞命运决定过程中异染色质修饰H3K9me3的建立图谱，探讨了这种修饰的继承、去除与重建对于细胞获得全能性、维持稳定的基因组结构及确保细胞分化的方向性起到的作用。对于人们理解表观遗传学修饰在胚胎发育和细胞分化的过程中的作用提供了有力的证据。
原文标题：
Reprogramming of H3K9me3-dependent heterochromatin during mammalian embryo development
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<p><span style="font-family:Arial">染色质免疫共沉淀（Chromatin Immunoprecipition, ChIP）实验是最有效的验证蛋白与DNA相互作用的实验方法，也是许多科研工作者追求高水平文章过程中必须跨越的坎，今天为大家总结一些独家！独家！独家！ ChIP秘籍，帮助各位挣扎在ChIP上的实验汪们早日脱离苦海。</span></p><p><span style="font-family:Arial">我们先来看一下ChIP的实验流程：</span></p><p style="text-align:center;"><span style="font-family:Arial"><img src="http://www.ebiotrade.com/imagewatermark/UploadFile/2017092209372781.JPG"/></span></p><p>ChIP实验是一个研究蛋白质和DNA相互作用的实验，因此，在这个实验中，有三件事情，是最重要的：</p><p><br/></p><p><span style="font-family:Arial">• 要维持蛋白质和DNA手拉手的状态（固定交联要恰当）<br/>• 抗体要能够成功识别蛋白质（抗原表位要保护好）<br/>• DNA的检测——下游PCR和测序要能成功（染色质片段化要均一彻底）</span></p><p><span style="font-family:Arial">ChIP实验的条件是一定要进行优化的，哪些部分需要着重优化和注意呢？</span></p><p><span style="font-family:Arial"><strong>1. 固定试剂以及固定时间</strong></span></p><p><span style="font-family:Arial">ChIP实验的固定比其他实验的固定要求都要严格。不同的甲醛原料甚至都对固定效果有影响。请不要使用粉末状的多聚甲醛作为原料配制固定液，因为粉末的多聚甲醛会形成不同的多聚体，每种多聚体的固定效率不同，很容易造成重复性的降低。也请不要选择含有甲醇的37%甲醛，甲醇是用以抑制甲醛聚合的，但时间一长甲醇挥发后甲醛就又恢复聚合状态，导致不稳定。推荐大家使用16%甲醛溶液，仅含有甲醛单体，无复合物，可以提供最好的、最准确的固定结果。最推荐的是安瓿包装，即开即用。</span></p><p><span style="font-family:Arial">请一定对固定时间进行优化！绝大部分实验汪们固定的时间太久了。当然固定时间也不要过短。不同的细胞种类、细胞数量都请使用不同的固定时间。固定时间过长不仅会使蛋白质-DNA聚合物过于紧密，导致片段化困难、解交联困难，还会损伤抗原表位，导致抗体难以成功结合。关于甲醛浓度，可从1%甲醛浓度开始摸索，细胞数量少的话请适当降低甲醛浓度。</span></p><p style="text-align:center;"><span style="font-family:Arial"><img src="http://www.ebiotrade.com/imagewatermark/UploadFile/2017092209383115.JPG"/></span></p><p style="text-align:center;"><img src="http://www.ebiotrade.com/imagewatermark/UploadFile/2017092209390717.JPG"/></p><p style="text-align:center;"><span style="font-family:Arial">*随着固定时间的增长，蛋白对IgG的非特异性结合显著升高</span></p><p><span style="font-family:Arial"><strong>2. Shearing buffer中的SDS浓度</strong></span></p><p><span style="font-family:Arial">高浓度的SDS对抗原表位的损伤很显著。请选择低SDS浓度的Shearing buffer（0.1%或更低）。抗原表位负责与抗体结合，对免疫共沉淀的成功至关重要，需要认真保护！在IP过程中，SDS的浓度低一些结果会更好。</span></p><p style="text-align:center;"><img src="http://www.ebiotrade.comhttp://www.ebiotrade.com/imagewatermark/UploadFile/2017092209405149.JPG"/></p><p style="text-align:center;"><span style="font-family:Arial">*随着shearing buffer中SDS浓度的升高，ChIP的富集倍数显著降低。</span></p><p><span style="font-family:Arial"><strong>3. 染色质片段化</strong></span></p><p><span style="font-family:Arial">不是片段化越彻底，结果就会越好。分布紧密的DNA碎片看起来赏心悦目，上面结合的蛋白却很有可能已经遭受表位受损。使用温控不好的片段化仪器，生物大分子分分钟降解；即使是优秀的温控仪器，长时间的剪切力也会对抗原表位造成损伤。请在抗原表位和染色质片段化效果中找到一个平衡，以达到最佳的实验效果。<span style="color:#ff0000">特别推荐在片段化后使用ChIP抗体对抗原表位进行验证，在条件摸索阶段尽可能监控更多的步骤，提高实验成功率。</span></span></p><p style="text-align:center;"><span style="font-family:Arial"><span style="color:#ff0000"><img src="http://www.ebiotrade.com/imagewatermark/UploadFile/2017092209413371.JPG"/></span></span></p><p style="text-align:center;"><br/></p><p>*虽然进行12分钟片段化可以达到更充分的片段化效果，但是western结果显示抗原表位已经开始受损。</p><p><br/></p><p><span style="font-family:Arial">请选用更好的片段化仪器进行片段化。抛弃探头超声吧，噪音大不说，微量样本hold不住，还容易造成交叉污染。大功率的水浴超声也可以考虑放弃了，除去作用在样本的超声能，剩下的能全部转化为热能，变成大锅煮样本，还怎么好好保护抗原表位？许多同学总是纳闷，大功率的水浴超声片段化效果不错呀，可是ChIP总是做不出来，到底为什么？做做western验证看看您的抗原表位吧。</span></p><p><br/></p><p><span style="font-family:Arial">在片段化方面，二代测序的大佬illumina早已有合作伙伴向大家推荐：<span style="color:#ff0000">基于AFA(adaptive focused acoustic，适应性聚焦超声)专利技术的Covaris系列仪器，是DNA片段化方面的金标准，更是珍贵、少量样本预处理（匀浆、破碎、提取）的第一选择。</span></span></p><p style="text-align:center;"><span style="font-family:Arial"><span style="color:#ff0000"><img src="http://www.ebiotrade.com/imagewatermark/UploadFile/2017092209423445.JPG"/></span></span></p><p><span style="font-family:Arial">为什么偏偏是Covaris脱颖而出？</span></p><p style="text-align:center;"><img src="http://www.ebiotrade.com/imagewatermark/UploadFile/2017092209431537.JPG"/></p><p><span style="font-family:Arial">Covaris采用高频率短波长的医用级别超声波，超声能量强，作用彻底。与所有传统的基于超声的样本处理方法不同，Covaris采用聚焦超声技术，仪器与样本不进行接触，球型换能器产生超声聚焦作用于样本，能量利用率极高，方向和力度精准可控，处理重复性好。仪器功率低，效率好，整个系统无过多热能，温度不易失控。</span></p><p style="text-align:center;"><span style="font-family:Arial"><img src="http://www.ebiotrade.com/imagewatermark/UploadFile/2017092209435421.JPG"/></span></p><p>因此，在样本预处理时，Covaris仪器破碎细胞更加高效，纳米级别的处理使得生物大分子有效释放，持续低温保障生物大分子不被降解。在DNA片段化过程中，良好的温控保障剪切无碱基偏好性，同时保护抗原表位，精准可控的超声能让您的实验方案可以随心所欲，可以轻松获取特定长度的DNA片段。</p><p style="text-align:center;"><img src="http://www.ebiotrade.com/imagewatermark/UploadFile/2017092209443435.JPG"/></p><p style="text-align:center;">*五次染色质片段化重复实验，结果完美重合。</p><p><br/></p><p><span style="font-family:Arial">等等，既然Covaris既可以实现完美的样本预处理，又可以进行染色质片段化，为什么在整个ChIP流程中都使用它？</span></p><p style="text-align:center;"><img src="http://www.ebiotrade.com/imagewatermark/UploadFile/2017092209463109.JPG"/></p><p><span style="font-family:Arial">已经有其他国家的实验汪这么做了！</span></p><p><span style="font-family:Arial">这是一只可怜的实验汪，老板要求他做超低细胞量的ChIP（<10<sup>5</sup>个细胞），在经历了多次使用其他水浴超声仪的失败后，他使用Covaris仪器结合试剂盒，在两周内就完成了条件摸索，实现了实验的成功。</span></p><p><span style="font-family:Arial">上述提到的在ChIP实验中有苛刻要求的试剂 （安瓿装的甲醛溶液，低浓度的SDS的shearing buffer等）均包含在Covaris试剂盒中，一站式购齐，从细胞裂解到染色质片段化，放心地交给Covaris吧。</span></p><p><span style="font-family:Arial">Covaris ChIP解决方案的优势：</span></p><p><span style="font-family:Arial">• Covaris全套解决方案将实验条件的摸索时间缩短至1-2周<br/>• 系统稳定，实验重复性高，完成条件摸索后即可稳定地得到好结果<br/>• 配合Ultra-low kit，稀少珍贵的细胞样本也可保障高得率<br/>• 良好的温控既保护抗原表位，又保证打断无偏好<br/>• 研发团队反复斟酌过组份的试剂——高质量甲醛，温和的细胞裂解液，低SDS浓度shearing buffer，提供最好的兼容性和处理效果，无论实验室在用哪种ChIP protocol，均可无缝衔接。</span></p><p style="text-align:center;"><span style="font-family:Arial"><img src="http://www.ebiotrade.com/imagewatermark/UploadFile/2017092209473420.JPG"/></span></p><p><span style="font-family:Arial">ChIP实验有没有深深伤害过您？或是您对Covaris仪器感兴趣？欢迎在评论区讨论留言！</span></p><p style="text-align:right;"><span id="lburl"><a href="http://www.ebiotrade.com/feedback/newsforms/buyform.aspx?subid=2&companyname=%bb%f9%d2%f2%d3%d0%cf%de%b9%ab%cb%be&companyid=472&proname=Covaris+ChIP%bd%e2%be%f6%b7%bd%b0%b8&extraEmail=" target="blank"><span style="text-decoration:underline;"><span style="color:#0066cc;font-family:Arial">欢迎详细了解Covaris ChIP解决方案</span></span></a></span><br/></p><p><br/></p><p><br/></p><p><br/></p>