DeChIC-seq ile tek hücrede DNA-Protein temasları ve kromatin izlerini haritalama dönemi

Epigenetik düzenleyicilerin çoğu zaman “nadir” olan DNA bağlanma olaylarını tek tek hücrelerde yakalamak, uzun süredir kromatin biyolojisinin en zorlu sorularından biriydi. Bu ihtiyaca yanıt olarak geliştirilen DeChIC-seq, histon modifikasyonları ve transkripsiyon faktörlerinin (TF) genom boyunca etkileşimlerini, daha önce mümkün olandan daha yüksek çözünürlükle haritalamaya odaklanan yeni bir genom çapında yaklaşım olarak öne çıkıyor. Yaklaşımın temel vaadi, protein-DNA etkileşimlerini tek hücre düzeyinde görünür kılarken, klasik yöntemlerin gerektirdiği bazı kromatin zenginleştirme adımlarını devre dışı bırakması.

Transkripsiyon faktörü ayak izlerini tespit etmedeki hassasiyet açığı DeChIC-seq’te nasıl aşılıyor? TF’lerin genom üzerinde etkin bağlanma noktaları genellikle seyrektir; bu da onları özellikle düşük girişli örneklerde yakalamayı güçleştirir. Araştırmacılar, bu seyrekliğin doğurduğu sinyal gücü sorununu aşmak için DNA deaminaz tabanlı bir “kromatin immün-dönüşüm” stratejisi kurguluyor. DeChIC-seq, antikorlar aracılığıyla hedeflenen kromatinle ilişkili proteinleri rehber alarak, DNA üzerinde iz bırakacak kimyasal bir dönüşüm başlatıyor.

Protein A–DddAtox füzyonu ve antikor güdümlü C-to-U dönüşümü Yöntemin merkezinde Protein A ile bakteriyel bir sitozin deaminaz olan DddAtox’un bir füzyon proteini yer alıyor. DeChIC-seq’te bu füzyon, kromatinle ilişkili hedef proteinlere özgül antikorlar tarafından yönlendiriliyor. Antikorun işaret ettiği protein-dizilim yakınlığında, DNA’da sitozinden urasil’e (C-to-U) lokal dönüşümler meydana geliyor. Böylece, proteinlerin bağlandığı bölgeler DNA üzerinde ardışık okumalarda izlenebilecek bir biyokimyasal işaretle temsil edilmiş oluyor.

İmmünopresipitasyon bağımlılığından kaçınan iş akışı Geleneksel immünopresipitasyon (IP) temelli kromatin profil çıkarma yöntemleri çoğu zaman kromatin zenginleştirme adımlarına dayanır. Bu süreçler hem pratikte kayıplara yol açabilir hem de tek hücre gibi girişin sınırlı olduğu sistemlerde hassasiyeti etkileyebilir. DeChIC-seq, bu nedenle IP’ye dayalı kromatin zenginleştirmeye gerek duymayan bir tasarıma sahip. Yaklaşımın antikor güdümlü dönüşüm mantığı, zenginleştirme yerine doğrudan hedeflenen kromatin bölgelerinde kimyasal işaretlemeye dayanarak tek hücre ölçeğinde ölçümü daha uygulanabilir hale getiriyor.

Genom çapında tek hücreli haritalama: Histon işaretleri ve TF etkileşimleri aynı çerçevede DeChIC-seq’in bilimsel ilgi alanı yalnızca TF ayak izi yakalamakla sınırlı değil. Sistem aynı zamanda histon modifikasyonlarını temsil eden protein-kromatin bağlantılarını da tespit etmeye yönelik tasarlanıyor. Histon izleri, gen ifadesini düzenleyen kromatin durumlarını yansıtan bir “epigenetik zemin” sunarken, TF bağlanma olayları bu zeminin üzerine kurulan düzenleyici programların doğrudan okuması olarak görülebilir. Tek hücreli ölçüm yaklaşımı, farklı hücrelerdeki kromatin durumlarının ve ilgili TF temaslarının birlikte değişip değişmediğini inceleme potansiyeli taşıyor.

Cell Research’te yayımlanan çalışma, tek hücre epigenomik profil çıkarmaya yeni bir araç kazandırıyor DeChIC-seq’in tanıtıldığı çalışmada, genom çapında protein-DNA etkileşimlerinin yüksek çözünürlükle haritalanabildiği; TF bağlanma gibi seyrek olayların, yöntem tasarımının sağladığı hassas iz bırakma mekanizmasıyla yakalanabildiği vurgulanıyor. Çalışma, tek hücre genomik alanında epigenomik profil çıkarma için yeni bir omurga oluşturmayı hedefleyen DNA deaminaz tabanlı kromatin immün-dönüşüm stratejisini deneysel olarak çerçeveliyor.

Epigenetik düzenlemenin dinamik doğası düşünüldüğünde, tek hücre düzeyinde histon işaretleri ile TF temaslarının birlikte ele alınabilmesi, hücreler arası heterojenliğin daha doğrudan gözlenmesine katkı sağlayabilir. DeChIC-seq gibi yöntemler, kromatin biyolojisinde uzun süredir aranan “seyrek bağlanma + hassas işaretleme + tek hücre ölçeği” üçlüsünü tek bir yaklaşımda toplama yönünde atılmış önemli bir adım olarak değerlendiriliyor.

Kaynak: https://scienmag.com/single-cell-profiling-of-histone-marks-and-transcription-factors-via-dechic-seq/