一文搞懂CUT&Tag

CUT&Tag(Cleavage Under Targets and Tagmentation)是Steven Henikoff团队于2019年基于CUT&RUN(一文搞懂CUT&RUN)进行改进的研究蛋白质与DNA相互作用的技术,该技术利用Tn5转座酶的特点,在切割染色质的同时直接插入接头(adaptor)极大地缩减了建库时间,且对样本量要求更低,所需测序深度也更低。

原理

如图1所示,该技术和CUT&RUN一样,都是利用刀豆素A磁珠(ConA磁珠)来捕获细胞,但是该方法是通过转录因子等蛋白特异性抗体引导Protein A/G-Tn5转座酶对目标染色质区域进行切割,同时在序列两端加上测序接头,通过PCR扩增后形成用于高通量测序的文库。

图1.CUT&Tag原理。

Tn5转座酶工作原理:
如图2所示,当转座事件发生时,两个Tn5转座酶分子结合到供体DNA (Donor DNA)的转座子的ME序列,形成两个Tn5转座酶分子与供体DNA的复合物①,随后两个Tn5转座酶分子通过C末端相互作用进行联会并环化(Circularization)转座子,形成一个Tn5转座酶二聚体复合物 (Transposase dimer complex)②,在Mg2+存在的条件下,Tn5转座酶切割供体DNA,并携带供体DNA片段离开供体链形成转座体(Transposome)③,当Tn5转座体识别靶点DNA (Target DNA),也称受体DNA (acceptor DNA),并结合到随机靶序列(Target site)上形成转座体与靶序列的复合物④,在Mg2+存在条件下,会对靶序列进行切割,将其携带的供体DNA片段插入靶序列中,形成转座后的DNA序列(Transposed DNA)⑤,切割形成的9bp粘性末端可以通过DNA聚合酶、连接酶作用进行填补,最终两端形成9bp正向重复序列。基因从供体DNA通过Tn5转座酶“剪切”之后“粘贴”到另一受体DNA,实现了基因片段在基因组中的“跳跃”。

图2.碧云天BeyoNGS™ Tn5 Transposase的工作原理图。

碧云天生产的BeyoNGS™ pG-Tn5 TransposaseBeyoNGS™ pA-Tn5 Transposase是一种来源于E.coli,经过改造的具有极高活性Tn5转座酶突变体和Protein G的融合蛋白。在和适当测序接组装后成pG-Tn5转座体或pA-Tn5转座体,可用于CUT&Tag实验。与野生型Tn5转座酶相比,其插入效率至少提升1000倍,具有转座随机性好、稳定性高、插入位点易测序等特点。

方法优势

1.不需要固定:传统的ChIP需要先进行甲醛固定,而CUT&RUN利用包被有凝集素(刀豆素A)的磁珠特异性结合细胞上的糖基化修饰分子捕获细胞。
2.所需细胞量更少:传统的ChIP需要大概100-1000万个细胞,CUT&RUN实验需50万个细胞,而CUT&Tag仅需0.5-50万个细胞。
3.测序背景低:传统的ChIP需要对整个染色质打断,一定会产生背景噪声,而CUT&Tag因为切割只发生在结合位点附近,因此检测背景很低。
4.节省时间:传统的ChIP需要2-3天时间,而CUT&Tag仅需1-2天,且极大地减少了建库时间。

方法顾虑

传统的ChIP实验需要进行交联而CUT&Tag并不需要交联,因此适用于ChIP的抗体并不一定同样适用于CUT&Tag实验,因此大家需要根据实际条件来判断是选用传统的ChIP、CUT&RUN还是CUT&Tag哦~

该实验涉及到的产品信息:

产品编号 产品名称 包装
P2156 BeyoMag™ Concanavalin A Magnetic Beads (刀豆素A磁珠) 200μl/1ml/5ml
D7110 BeyoNGS™ pA-Tn5 Transposase 800pmol/4000pmol
D7112 BeyoNGS™ pG-Tn5 Transposase 800pmol/4000pmol
D7102 BeyoNGS™ Tn5 Transposase 800pmol/4000pmol
P1005 蛋白酶抑制剂混合物(通用型, 100X) 1ml/5ml
P1045 蛋白酶磷酸酶抑制剂混合物(通用型 , 50X) 各2ml/各10ml
ST1272 洋地黄皂苷(Reagent grade) 25mg/100mg/500mg
S0010 Spermidine (nNOS抑制剂) 200mg
ST2492 氯化镁六水合物(98%, Reagent grade) 100g/500g
R0058-1ml MgCl2 (100mM, DEPC-treated) 1ml
ST269 1M MgCl2 100ml
D0038 BeyoMag™ DNA长度分选磁珠 1ml/5ml/20ml/100ml
ST532/ST533 Proteinase K (20mg/ml) 0.2ml/1ml
ST535 Proteinase K 100mg/500mg/2g
D7211 Hot-Start Taq DNA Polymerase 200U/1000U/5000U
D7262 BeyoFast™ SYBR Green qPCR Mix (2X, Low ROX) 1ml/5ml/25ml
D7220/D7221 BeyoFusion™ DNA Polymerase 200U/1000U