ChIP-Seq : Un outil polyvalent pour l'épigénomique

Qu'est-ce que le ChIP-Seq ?

Le ChIP-seq est l'une des techniques les plus importantes pour le profilage à l'échelle du génome des protéines liant l'ADN, des modifications des histones ou des nucléosomes. Il offre une résolution plus élevée, moins de bruit et une meilleure couverture que le ChIP-chip. Le ChIP-seq combine le séquençage de nouvelle génération (NGS) avec l'immunoprécipitation de la chromatine. Le ChIP-seq a été utilisé comme un outil polyvalent en épigénomique. D'une part, il peut détecter les modifications des histones ; d'autre part, il peut révéler les interactions ADN-protéine in vivo. Il est essentiel pour déchiffrer les réseaux de régulation des gènes, permettant une compréhension complète de la régulation transcriptionnelle.

La contribution du ChIP-Seq à la cartographie de l'épigénome

1. Cartes de liaison des facteurs de transcription
Déchiffrer les réseaux de régulation des gènes qui sous-tendent divers processus biologiques

2. Cartes de modifications des histones
Telles que la méthylation, la triméthylation, l'acétylation, etc.

3. Cartes de nucléosomes
Révéler le rôle des nucléosomes dans la régulation transcriptionnelle.

Comment fonctionne le ChIP-Seq ?

Dans une expérience de ChIP, la protéine liant l'ADN est liée à l'ADN in vivo par un traitement au formaldéhyde, et la chromatine est fragmentée en morceaux de 200 à 600 pb. La digestion par la nucléase micrococcale (MNase) sans liaison croisée est souvent utilisée pour fragmenter la chromatine, car le traitement par MNase élimine l'ADN de liaison plus efficacement que la sonication. Cependant, la digestion par MNase présente un biais de séquence plus prononcé. Un anticorps spécifique à la protéine d'intérêt est utilisé pour l'immunoprécipitation. La qualité de l'anticorps est très importante pour générer des données ChIP ou ChIP-seq de haute valeur. Par la suite, les liaisons croisées sont inversées et l'ADN est libéré pour la préparation de la bibliothèque NGS. L'ADN immunoprécipité est d'abord soumis à une sélection de taille (généralement dans la plage de 150 à 300 pb). Enfin, les données ChIP-seq sont générées sur des plateformes NGS telles que les plateformes Illumina. Une profondeur de séquençage accrue permet la détection de sites plus rares.

ChIP-seq non-histone et ChIP-seq histone

Le ChIP-seq peut être divisé en ChIP-seq non-histone et ChIP-seq histone en fonction de l'anticorps utilisé dans l'étape de ChIP.

Pipeline bioinformatique pour le ChIP-Seq

Les séquences brutes doivent être traitées pour interpréter les expériences de ChIP-seq.

(i) Filtrage des lectures de mauvaise qualité

Tout d'abord, il est nécessaire de supprimer les lectures de mauvaise qualité et les contaminants, et de couper les séquences d'adaptateurs.

(ii) Alignement des lectures au génome

Deuxièmement, aligner les lectures au génome des gènes en utilisant BWA, Bowtie, GSNAP ou la liste des aligneurs de Wikipedia.

(iii) Filtrer les artefacts et les lectures alignées à plusieurs sites

Troisièmement, filtrer les artefacts créés lors de l'étape d'amplification PCR et les lectures alignées à plusieurs emplacements.

(iv) Appel des pics

Des outils tels que MACS, PeakSeq et ZINBA peuvent identifier les régions génomiques d'enrichissement de signal telles qu'une protéine liée, une modification des histones ou une chromatine ouverte. L'appel de pics différentiels peut être mis en œuvre en utilisant edgeR, DESeq, baySeq ou SAMSeq.