高质量CUT&Tag数据助力高分文章发表-香港PG化验所|化验室

高质量CUT&Tag数据助力高分文章发表

2019年，美国Steven Henikoff实验室在CUT&RUN基础上成功研发出CUT&Tag技术并投入应用，与ChIP-seq相比，CUT&Tag有着明显更小的背景噪音，信噪比更高，更加专注于活跃的染色质位点和转录因子结合位点。而且CUT&Tag所需要的起始细胞量少，测序量小，操作简单且可重复性高，其技术原理及优势详见“新品上市丨CUT&Tag革命性新武器，菲沙已为您配备”。作为DNA-蛋白质互作研究方法，CUT&Tag目前已成为众多研究者的首选技术，近期已有多篇高分文章发表，研究方向包括：转录调控元件的鉴定[1]、癌症发展机制研究[2]、探究核酸高级结构[3]和染色质相关复合物重塑染色质的活动过程研究[4]等等。
接下来以两篇NC文章介绍CUT&Tag如何助力发表高分文章，且在文末附上菲沙基因CUT&Tag项目实测数据。

⚫ 文章标题：TASOR是一种调控HUSH复合物组装和表观遗传转座子的伪PARP蛋白
⚫ 发表时间：2020.10
⚫ 发表期刊：Nature Communications

人源沉默中心（Human Silencing Hub，HUSH）复合物通过对逆转录病毒，转座子和基因持有抑制作用以维持脊椎动物基因组的完整性。HUSH调节H3K9me3的标记，其三个核心亚基（TASOR，MPP8和Periphilin）如何促进复合物的组装和靶向标记还有待解析。

首先，多篇研究结果表明，H3K9me3会导致多种染色质状态的形成，由于ChIP-seq中交联染色质后的超声处理步骤可能会影响对HUSH调控的分析，且TASOR蛋白的ChIP-seq灵敏度较低，因此研究团队通过Hela细胞，构建有针对性的正交策略研究TASOR表观基因组，以及在TASOR有无的情况下构建H3K9me3的CUT＆RUN和CUT＆Tag图谱。结果显示，CUT＆Tag的背景噪音明显更低，在测序深度相差一个数量级的情况下，CUT＆Tag的peak信号也清晰可见，结合RNA-seq数据，研究者发现TASOR是HUSH的中心组装平台，提供了MPP8和Periphilin的结合位点，并且TASOR通过结合灵长类特异的LINE-1重复序列（L1Ps）和编码重复多肽的外显子来调控H3K9me3。

随后在蛋白质组学筛选中，研究人员发现TASOR与参与RNA加工的成分相关，并且HUSH结构域分析结果揭示了HUSH与酵母RNA诱导的转录沉默（RITS）复合物具有惊人的同源性。结构和生化研究表明，TASOR带有H3K9me3靶向标记所必需的催化失活的聚腺苷二磷酸核糖聚合酶（Poly (ADP-ribose) polymerase，PARP）结构域，该结构域对于靶向元件的表观遗传调控至关重要。

最后，该研究发现PARP家族中独有的β8–β9 loop，对于全基因组H3K9me3的沉积和HUSH抑制LINE-1都是必要的。研究者得出结论，TASOR是一个通过靶向重复元件上的H3K9me3来调控HUSH组装的伪PARP蛋白。

⚫ 文章标题：全基因组染色质开放性受到ANP32E的限制
⚫ 发表时间：2020.10
⚫ 发表期刊：Nature Communications

全基因组染色质状态是基因表达和细胞功能的基础，表观遗传学特征和核小体定位影响着DNA的开放性。该研究主要研究ANP32E蛋白与组蛋白变体H2A.Z的相互作用如何影响小鼠成纤维细胞的全基因组染色质状态。

文章中，研究团队首先采用ATAC-seq、ChIP-seq和RNA-seq评估小鼠胚胎干细胞(mESCs)和小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs)中组蛋白变体H2A.Z的富集程度和染色质开放性，发现H2A.Z和染色质开放性具有相关性，在启动子区尤为明显，并且H3K4me3和H3K27ac与基因活化标记一致，而H2A.Z与已分化MEFs中基因沉默标记H3K27me3的相关性较差。

随后，研究发现MEFs中ANP32E的缺失不仅会导致H2A.Z积累的位点染色质开放性增加，还会导致基因组中H2A.Z位置的变化，这种变化与染色质开放性的剧烈及广泛变化相对应。
ANP32E缺失导致全基因组染色质开放性增加

之后研究开放性变化对应的H2A.Z层次结构变化，在数千个H2A.Z标记的启动子上，研究发现当ANP32E缺失时，H2A.Z会从+1核小体扩展到-1核小体，并且这种扩展与染色质开放性的急剧增加有关。TF motif分析鉴定出了SP1蛋白，并使用CUT&Tag验证了SP1蛋白在ANP32E缺失时会与SP1 motif的结合性增加。此外，在ANP32E缺陷细胞中敲除H2A.Z在很大程度上逆转了这些结果，进一步表明ANP32E通过与H2A.Z的拮抗作用来调节染色质状态。蛋白的CUT&Tag和ATAC-Seq非核小体片段 (NNF)的信号可视化

最后，研究基于全基因组RNA表达水平评估，发现ANP32E对于激活参与细胞增殖的基因以及沉默参与发育分化的基因是必需的。因此，该研究通过ANP32E控制全基因组H2A.Z富集水平，以及H2A.Z在TSS周围的定位，以调节启动子的开放性和广泛的基因表达水平。

菲沙基因CUT&Tag项目实测数据
菲沙基因拥有丰富的CUT&Tag建库测序分析经验，成功率高，研究的物种和组织类型多样，包括人细胞、小鼠细胞、小鼠肝脏、果蝇胚胎、猪肝脏、鱼类组织、斑马鱼胚胎、羊肌肉，等等。下图节选自菲沙基因的组蛋白或转录因子的CUT&Tag数据质控结果。

温馨提醒
虽然CUT&Tag的数据质量明显好于ChIP-seq，但是有一点是相同的，他们都依赖于特异性结合的ChIP级别的抗体，因此建议选择文章中已使用过的或被IP实验验证过的抗体。
欢迎有意向的老师与我们联系。

参考文献：
[1] Robinson D C L, Ritso M, Nelson G M, et al. Negative elongation factor regulates muscle progenitor expansion for efficient myofiber repair and stem cell pool repopulation[J]. Developmental Cell, 2021.
[2] Zhang L, Wan Y, Zhang Z, et al. IGF2BP1 overexpression stabilizes PEG10 mRNA in an m6A-dependent manner and promotes endometrial cancer progression[J]. Theranostics, 2021, 11(3): 1100.
[3] Wang K, Wang H, Li C, et al. Genomic profiling of native R loops with a DNA-RNA hybrid recognition sensor[J]. Science Advances, 2021, 7(8): eabe3516.
[4] Eto H, Kishi Y, Yakushiji-Kaminatsui N, et al. The Polycomb group protein Ring1 regulates dorsoventral patterning of the mouse telencephalon[J]. Nature communications, 2020, 11(1): 1-17.
[5] Douse C H, Tchasovnikarova I A, Timms R T, et al. TASOR is a pseudo-PARP that directs HUSH complex assembly and epigenetic transposon control[J]. Nature communications, 2020, 11(1): 1-16.
[6] Murphy K E, Meng F W, Makowski C E, et al. Genome-wide chromatin accessibility is restricted by ANP32E[J]. Nature communications, 2020, 11(1): 1-16.