CUT&TAG

Cut&Tag (Cleavage Under Targets and Tagmentation) 是Steven Henikoff实验室于2019年开发的一项革命性新技术。在表观遗传学研究中,绘制全基因组范围内的蛋白质-DNA相互作用图谱至关重要。传统技术如染色质免疫共沉淀测序 (ChIP-seq) 是金标准,但它存在一些固有缺点:需要大量起始细胞(通常百万级)、交联可能引入偏差、实验流程长、背景噪音较高。它旨在解决ChIP-seq的痛点。Cut&Tag在细胞内、原位完成免疫靶向和DNA切割,直接富集目标蛋白结合的DNA片段,因此具有信噪比极高、所需细胞量极少(低至60个细胞)、流程快速、分辨率高等突出优势,迅速成为表观遗传学研究的新利器。

原理介绍

Cut&Tag的原理基于蛋白质A-Tn5融合蛋白 (pA-Tn5) 的定向标签化活性。原位免疫结合:将通透后的细胞核与特异性一抗孵育,一抗识别目标蛋白(如转录因子、组蛋白修饰)。pA-Tn5融合蛋白结合:加入pA-Tn5融合蛋白。蛋白A部分与一抗的Fc段高亲和力结合,从而将Tn5转座酶精准地导航至目标蛋白的结合位点。激活与标签化:加入Mg²⁺激活Tn5。Tn5转座酶在抗体结合的原位,对附近的基因组DNA进行切割并同时连接上测序接头(即“标签化”)。DNA片段释放与测序:通过升温或添加SDS使细胞裂解,释放出这些带有接头的短DNA片段。这些片段即代表目标蛋白的结合区域,随后进行PCR扩增和建库测序。

文献案例

《Nature Genetics》期刊上发表的" Automated CUT&Tag profiling of chromatin heterogeneity in mixed-lineage leukemia."研究论文利用自主研发的自动化Cut&Tag/Cut&RUN技术,对KMT2A重排白血病样本进行高通量染色质图谱分析,发现不同KMT2A融合蛋白特异性结合靶基因基因体区域,并在启动子处形成动态“二价”染色质(H3K4me3/H3K27me3共存);通过单细胞Cut&Tag揭示该“二价”状态实为肿瘤内细胞间染色质异质性的体现,从而解释了白血病细胞在髓系与淋系间转换的谱系可塑性机制;同时,研究还表明融合伴侣类型影响DOT1L、Menin等共因子招募能力,可据此预测患者对相应抑制剂的敏感性,凸显了自动化表观基因组分析在精准诊疗中的应用潜力。

CUT&TAG-文献案例


送样标准

细胞样本

≥20万个细胞/样本

动物组织样本

>300 mg。

植物组织样本

幼嫩叶片≥0.3g / 份,种子 / 根 / 茎≥0.5-1g / 份

交付内容

数据预处理与质控

原始数据质控,序列过滤与比对

实验内部质控分析

片段大小分布,TSS 富集分析,全基因组覆盖评估,样本间相关性分析。

标准分析

Peak 识别与基础注释,Peak Calling、Peak 基础统计、基因组特征注释

功能富集分析

Peak 关联基因鉴定,GO 与 KEGG 富集分析

Motif 分析

De novo Motif 发现,已知Motif 匹配

高级分析

多组比较与差异Peak 分析

常见问题

1)灵敏度高、背景低:信号富集在靶点,几乎无脱靶切割。2)所需细胞量极少:可从几百甚至几十个细胞起始。3)流程快:可在一天内完成从细胞到文库的制备。4)无需交联:避免了交联引起的表位遮蔽和抗原性改变。

1)抗体依赖性:结果高度依赖一抗的特异性和亲和力。2)对难通透样本不友好:如植物细胞、真菌、某些组织切片,可能需要优化通透条件。3)定量性争议:由于是原位富集,峰的高度是否严格与蛋白结合量线性相关存在讨论,更适合定性或半定量比较。

背景高:细胞通透过度或不足;抗体浓度过高或非特异性结合;pA-Tn5过量或含有游离Tn5;DNA纯化过程中引入污染。无信号:抗体失效或不适用于Cut&Tag;pA-Tn5失活;Mg²⁺激活步骤失败;PCR扩增失败。

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