CLIP-Seq
紫外交联免疫沉淀结合高通量测序(Cross-Linking and Immunoprecipitation followed by sequencing, CLIP-seq),是一种用于在全基因组水平上研究RNA结合蛋白(RNA-binding proteins, RBPs)与其靶标RNA之间相互作用的高通量测序技术。在全基因组范围内高通量、高精度地鉴定RNA结合蛋白与RNA相互作用位点的革命性技术。在传统分子生物学中,研究RNA-蛋白质相互作用多采用RNA免疫沉淀技术,但该方法背景噪音高,无法区分直接结合与间接结合。CLIP-seq通过紫外交联将RNA与蛋白在体内原位“冻结”,形成共价键,从而确保了后续检测到的互作是直接、真实的。它的出现极大地推动了RNA生物学领域的发展,特别是在转录后调控的研究中,已成为不可或缺的工具。

原理介绍
CLIP-seq的核心原理是利用紫外交联将RBP与其结合的RNA在体内瞬间共价交联,随后通过免疫沉淀特异性富集该RBP及其结合的RNA片段,再经过文库构建与高通量测序,最终精确定位RBP在全转录组上的结合位点。
文献案例
《Scientific Reports》期刊上发表"Widespread binding of FUS along nascent RNA regulates alternative splicing in the brain. "研究论文利用iCLIP技术在小鼠脑中绘制FUS全转录组结合图谱,发现FUS沿新生pre-mRNA全长广泛分布,结合模式呈“锯齿状”,提示其在转录早期即结合并伴随剪接完成;其序列偏好极弱,仅轻微富集GGU基序。在FUS敲除小鼠中,多数受调控外显子包含率升高,表明FUS主要抑制外显子纳入。被抑制外显子两侧显著富集FUS结合信号,且与剪接因子U2AF65共定位。尽管FUS与TDP-43结合位点几乎无重叠,二者却共同调控神经发育与神经退行相关基因,揭示其在ALS/FTLD中的平行致病通路。

实验流程
紫外交联与细胞裂解
UV 254 nm 交联 RBP-RNA 复合物,裂解液(含 RNase 抑制剂、蛋白酶抑制剂)超声破碎染色质,保持RNA完整性;
免疫沉淀
抗目标 RBP 特异性抗体与 Protein A/G 磁珠共孵育,4℃ 过夜捕获 RBP-RNA 复合物,严格高盐洗涤去除非特异性结合;
去磷酸化与接头连接
MNase 或 RNase T1/A 适度消化,PNK 去磷酸化,3' 接头与 5' 接头依次连接,为后续反转录与文库构建做好准备;
SDS-PAGE 纯化与蛋白酶 K 消化
RNP 复合物经 SDS-PAGE 电泳分离,切取 RBP 位置上方条带,蛋白酶 K 消化释放 RNA 片段,用于后续建库;
RNA 反转录与文库扩增
反转录为 cDNA,PCR 扩增构建链特异性测序文库,经 Bioanalyzer 评估片段大小分布,质控合格后方可上机测序;
上机测序
Illumina 高通量测序平台 PE150 模式测序,保证 IP 样品 reads 数(推荐 ≥40 M reads/样本);
生信分析
数据质控(去接头、去污染)、参考基因组比对、Peak 鉴定与注释、Motif 分析、差异结合位点分析、GO/KEGG 富集。
送样标准
- 细胞应处于对数生长期,生长状态良好,无污染。 - 每个实验项目建议提供 ≥3×10⁷ 个活细胞(如 HeLa 细胞约相当于 3 个 15 cm 培养皿),推荐 ≥5×10⁷ 个,以保障后续富集效率。 - 对于核定位 RNA 结合蛋白,建议提供干体积 ≥300 μL 的细胞;对于胞质定位蛋白,建议 ≥100 μL。 - 必须提供至少一管用于预实验验证的样本(约正式量的 1/10),便于评估抗体特异性与结合效率。 - 细胞收集应在 90% 汇合度时进行,避免过度融合影响蛋白活性。 - 收集后立即液氮速冻,-80℃保存,并采用干冰运输。
- 总重量 ≥200 mg,优先使用新鲜组织。 - 取材后立即用冰冷生理盐水冲洗,去除血渍、脂肪及结缔组织等杂质。 - 尽快剪切成小块(≤5 mm³),防止RNA降解。 - 立即投入液氮中速冻至少1分钟,随后转移至-80℃长期保存。 - 运输方式:干冰运输,或置于 Trizol 中干冰运输。
- 推荐选取嫩叶、根尖、幼苗等代谢活跃部位。 - 叶片类组织用无菌水冲洗并擦干水分,锡箔纸包裹后迅速液氮速冻。 - 根茎类组织需剪成小段,装入 1.5 mL EP 管中,立即液氮速冻。 - 建议每种样本准备 2–3 份,以便重复实验或质控使用。 - 运输方式:干冰运输。
交付内容
内部实验质控
片段大小分布图、信噪比评估结果、交联特征(片段长度、UV 交联位点突变)分析报告;
标准分析内容
Peak 识别与注释结果列表、Motif 分析结果、Peak 相关基因 GO/KEGG 功能富集分析;
高级分析
多组间差异结合分析、结合 RNA-seq 数据进行剪接调控整合分析、多组学数据联合分析构建调控网络图。
常见问题
背景噪音主要源于抗体的非特异性吸附及RNA酶的不完全消化。其校正的核心在于必须设置匹配的阴性对照(如IgG或敲除样本),并在生物信息学分析中以此为基础进行背景减除。若无此步骤,将产生大量假阳性峰,导致后续所有基序与功能分析失去意义。
CLIP-seq提供的是交联瞬间的静态结合图谱,无法捕捉RBP结合的顺序性、瞬时性及协同性等动态信息。因此,一个强烈的结合信号可能代表稳定的结构性结合,也可能仅是瞬态的催化性事件。要将结合位点转化为调控机制,必须将CLIP数据与RBP功能扰动后的动态转录组或剪接组变化相结合,以推断因果关系。
