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染色質免疫沉淀（ChIP）是研究蛋白質-DNA相互作用的一項強大技術，廣泛用于多個領域的染色質相關蛋白的研究（如組蛋白及其異構體，轉錄因子等），特別適用于已知啟動子序列或整個基因位點的組蛋白修飾分析研究。這項技術采用特定抗體來富集存在組蛋白修飾或者轉錄調控的DNA片段，通過多種下游檢測技術（定量PCR，芯片，測序等）來檢測此富集片段的DNA序列。

ChIP技術自誕生之后，已成功的應用于人或動物細胞和組織[1]、植物組織[2]、酵母[3]以及細菌、質粒[4]。由于在信號轉導和表觀遺傳研究中的突出作用，ChIP在腫瘤[5-7]、神經科學[8-10]、植物發育[11-13]等領域中應用非常廣泛，同時有關細胞凋亡[14]、雌激素信號轉導[15]、胰島素抵抗[16]、組織發育[1]的文獻中也用到ChIP。

目前，最常見的有以下兩種ChIP實驗技術:

1.??? nChIP: 用來研究DNA及高結合力蛋白，采用微球菌核酸酶（micrococcal nuclease）消化染色質，然后進行片段富集及后續分析，適用于組蛋白及其異構體，例如[17-19]；

2.??? xChIP：用來研究DNA及低結合力蛋白，采用甲醛或紫外線進行DNA和蛋白交聯，超聲波片段化染色質，然后進行片段富集及后續分析，適用于多數非組蛋白的蛋白，例如[9, 15, 20]。

ChIP試驗的一般過程[21]

以上兩種方法在分離DNA-蛋白質復合物之后，對DNA進行PCR擴增，驗證目標序列的存在。除驗證實驗外，ChIP DNA也可以進行測序分析，這種方法被稱為ChIP-seq[22]；也可做芯片分析，這種方法被稱為ChIP on CHIP或ChIP-CHIP[23]。這兩種方法都可用于分析感興趣蛋白結合的未知序列，而不需要知道目標序列的詳細信息，因此可以進行探索性的研究。當需要對DNA結合的蛋白復合物（兩個或兩個以上蛋白共同結合在DNA上）進行研究時，可以采用reChIP技術對DNA蛋白復合物進行再次富集，從而分析兩種蛋白同時結合的DNA片段，例如轉錄調控因子及其受體復合物[24]。

相比其他DNA與蛋白相互作用的研究工具，ChIP的突出優勢在于通過檢測蛋白(in vivo)與DNA的物理結合，研究體內真實情況下的染色質結構，因此得出確鑿的誘導或阻礙轉錄的證據，這對構架信號調控網絡至關重要。同時，通過此工具也可以區分轉錄調控的直接作用和非直接作用[21]，從而使研究者對轉錄調控過程有更精確而深刻的認識。

ChIP試驗的結果示例[6]

基于上述的技術優勢，ChIP首先被用來研究分子層面上的調控機制，區別于其他研究轉錄調控相關性的實驗手段。這類分子機制研究多數是關注于DNA結合位點是否為啟動子區或其他轉錄調控位點。例如，癌基因myc上游調控機制的研究非常之多，然而大多停留于假說階段。Sotelo等人[20]于近期首先發現轉錄因子Tcf-4和β-catenin共同上調c-Myc基因調控因子enhance E的表達，然而luciferase reporter實驗結果僅能證明β-catenin和轉錄因子Tcf-4與enhance E的相關性，無法提供證據表明這兩種細胞因子如何作用于enhance E基因上。因此，他們采用了ChIP技術，證明前列腺癌LnCAP細胞中是Tcf-4而不是β-catenin直接結合到enhance E基因上，這就表明Tcf-4直接參與到enhance E的調控中。此結果與Hatzis等人[25]對直腸癌細胞系LS174T做的ChIP-CHIP測得的結果一致，證實了一直以來研究者關于myc存在遠端增強子的猜測。類似地，有研究表明β-catenin與FGF2相互作用，影響神經干細胞增殖或分化，然而具體如何協同調控增殖或分化進程尚未知，直到Israsena等人[10]用ChIP試驗證明了β-catenin僅在FGF2存在時與neurogenin啟動子直接結合，從而調控FGF2下游信號通路。這就解釋了FGF2在該信號通路中的主導作用。另一種常見的分子機制研究則是關注于DNA結合位點下游的基因，用此類基因的表達活化或抑制來解釋表型上的差異。例如，Seo等人[26]采用ChIP技術分析了NeuroD結合位點的下游基因，發現了多個轉錄調控因子，因此得出結論，NeuroD則位于該神經發育調控網絡的重要位置。

其次，ChIP也往往被用來驗證其他DNA-蛋白質相互作用研究方法所得的結果。由于其他研究方法并非在體內(in vivo)實現或者尚不能得出確切結論，因此需要ChIP試驗進行有力的支持。有研究[6]通過WB, MSP,EMSA等技術發現乳腺癌細胞的高度惡性與抑制腫瘤轉移相關的TFPI-2基因啟動子區過度甲基化有關，之后用ChIP試驗則證實了該區域高度甲基化后確實轉錄水平因此受到影響，為上述的結論提供更充分的論據。類似的，Peng等人[13]用EMSA技術得出水稻轉錄因子OsLFL1結合于Ehd1基因的啟動子區的初步結論后，采用ChIP在體內重復出了這個結果，因此最終能確定該轉錄因子的結合位置。

最后，ChIP是染色質結構改變，特別是組蛋白修飾后，研究全基因組活化或抑制作用的少數工具之一。ChIP可以針對乙酰化或者甲基化的組蛋白，富集該區域的DNA，因此可以進行基因組的多樣性分析。2008年，Xiang等人[7]發現硒（Se）處理與前列腺癌細胞的DNA甲基化水平降低、組蛋白乙?；缴摺?/SPAN>GSTP1（前列腺癌相關蛋白）活化有關。試驗中，他們用ChIP技術富集了乙?；?/SPAN>H3-k9和甲基化H3-K9，對分離獲得的DNA進行多個基因的PCR擴增。結果顯示GSTP1基因在處理組和非處理組之間有顯著差異，這表明Se處理的癌細胞GSTP1啟動子相關的H3-K9乙?；教岣?、H3-K3甲基化水平降低，預示Se可能具有調節染色質表觀結構的功能。

正因為ChIP技術對于表觀遺傳學及信號轉導研究是如此之重要，默克密理博特別為該領域的科學家們專門開發了的ChIP解決方案，其中完備的ChIP試劑盒免去提前準備各種試劑（包括鮭魚精子DNA包被的瓊脂糖珠子、Protein A/G等）的麻煩，專用的ChIP抗體節省了抗體測試的時間和精力，優化的protocol大大降低了ChIP實驗的難度、減少摸索實驗條件的時間。經過不斷的改良及完善，新一代的EZ-ChIP能夠提供陰性、陽性對照和DNA純化柱，使ChIP試驗更為高效可靠，大量經典文獻的引用即是其品質的保證[27-29]。另外，對于應用越來越多的ChIP on CHIP，默克密理博還提供EZ-Magna ChIP試劑盒，磁珠分離技術讓ChIP跨入高通量時代，為全基因組的探索插上翱翔的翅膀。

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參考文獻：

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