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CHIP实验

1. 什么是 ChIP？

染色质免疫沉淀法 (ChIP) 是一种基于抗体的技术，可用来选择性地使特异性 DNA 结合蛋白及其 DNA 靶标富集。ChIP 可用来研究某种特殊的蛋白-DNA 相互作用、多种蛋白-DNA 相互作用或全基因组或部分基因内的相互作用。

ChIP 使用可选择性地检测和结合蛋白的抗体，包括组蛋白、组蛋白修饰、转录因子、辅因子，以提供有关染色质状态和基因转录的信息。在 ChIP 中结合使用蛋白质组分析和分子生物学技术，能够让研究者理解目的细胞或组织中的基因表达和调节。

2. 何时使用 ChIP？

通常，ChIP 用来检测某种特异蛋白或某种特异蛋白修饰在某个基因组区域的相对丰度。ChIP 可以用来回答大量涉及蛋白和染色质相互作用的科学问题。例如，ChIP 可用来比较某些蛋白在各位点上的存在情况，绘制某个目的基因组区域内的各种蛋白图，或定量能够在受到刺激一段时间后结合诱导基因的蛋白。

3. ChIP 是如何工作的？

ChIP 背后的原理相对较为直接，并依赖于使用一种抗体从细胞或组织提取物蛋白混合物中分离某种蛋白、组蛋白、转录因子或辅因子及其结合的染色质，或使之沉淀。因此，这种技术的名称为：染色质免疫沉淀法。在 ChIP-PCR 或 ChIP-seq 中，使用广泛提供的 PCR 或 qPCR 试剂和下一代测序 (NGS) 技术便能检测和定量免疫富集的 DNA 片段。

4. 天然 ChIP (N-ChIP) 与交联 ChIP (X-ChIP) 分别是什么？

根据实验问题和实验起始材料，可以进行 2 种 ChIP 技术：1) 天然 ChIP (N-ChIP) 和 2) 交联 ChIP (X-ChIP)。两种 ChIP 均有自己的优点和缺点：

在 N-ChIP 中，不使用固定剂来使蛋白和染色质交联。相反，从用核酸酶消化的胞核中分离出天然染色质。抗体针对未固定的抗原产生，因此 N-ChIP 的优势在于抗体能更好地检测和结合其靶标抗原。因组蛋白丰度较高，PCR 可能不是下游分析所必需的。虽然这些优势使得 N-ChIP 成为一种颇具吸引力的方法，但它只能用来检测组蛋白。此外，在染色质消化和免疫沉淀步骤期间，蛋白结合丢失可能会使数据出现偏差，或妨碍适当分析。

在 X-ChIP 中，使用甲醛等化学固定剂来使目的蛋白和 DNA 交联，并通过声处理或核酸酶消化来进行染色质碎裂。X-ChIP 的优势在于它适用于组蛋白和不是组蛋白的蛋白，并且通常需要的细胞起始材料少于 N-ChIP。X-ChIP 还能在提取期间最大程度减少染色质蛋白丢失的机会，以便检测瞬时蛋白相互作用。沉淀步骤不那么高效，但通过 PCR 达到的 DNA 扩增是下游分析所必需的。

5. 有哪些不同类型的 ChIP 实验？

一旦完成染色质免疫沉淀，便可对纯化的染色质及有关蛋白、组蛋白、转录因子和辅因子进行多种下游分析。最常见的单基因分析和全基因组分析方法分别是 qPCR 和 ChIP-seq。PCR 和 ChIP-芯片也是下游分析的选择。

5.1 ChIP-PCR 有哪些优点？

ChIP-PCR 可用来分析基因组中一部分已知靶标位点上的组蛋白修饰和/或蛋白结合情况。在 ChIP-PCR 中，使用广泛提供的 PCR 或 qPCR 试剂和技术可检测和定量免疫富集的 DNA 片段。使用 ChIP-qPCR 可以对多种样品中的特定基因组区域进行快速和定量比较。这比全基因组测序方法更便宜，更省时。

5.2 ChIP-芯片有哪些优点？

ChIP-芯片技术是指使用一个 DNA 微阵列芯片来分析经 ChIP 免疫富集的 DNA 片段。使用基因组覆瓦式微阵列技术可以对结合分离 DNA 的蛋白进行全基因组分析，并产生一个高分辨率的有关蛋白结合和蛋白修饰的基因组图。ChIP-芯片在基础研究和疾病研究中有多种用途。例如，可用来检测转录因子、增强子和阻遏蛋白的结合位点，并比较对照和病理性样品中的这些结合蛋白种类。但 NGS 的成本大幅下降，并且使用 ChIP-seq 也能获得类似结果，因此更多的人会选择进行 ChIP-seq，而不是 ChIP-芯片。

5.3 ChIP-seq 有哪些优点？

与 ChIP-芯片类似，ChIP-seq 提供有关全基因组蛋白结合的信息。但不像 ChIP-芯片，ChIP-seq 使用 NGS 技术来检测 DNA 片段，并根据整个基因组将其绘制成图。

有了更现代的 DNA 扩增技术，可以在数日之内对少量输入 DNA 进行稳健分析。当起始材料较稀有时，在库制备方法方面取得的这些技术性进展会使 ChIP-seq 实验成为可能。

此外，有了使用短序列（称为条形码）独特地标记 DNA 样品的新技术，现在可以将个别片段汇集到一个测序泳道中，以便进行多重分析。这大大提升了 DNA 测序实验的效率，并降低了成本，从而进一步支持 ChIP-seq 应用。

合起来，由于 DNA 测序技术方面的进展，ChIP-seq 的优势在于可以在相对较短的时间内，便宜地对大量经 ChIP 富集的 DNA 样品进行测序，同时敏感性和准确性均高于 ChIP-芯片。