WO2018042776A1 - Ｄｎａ結合タンパク質の結合領域の近傍に所望のｄｎａ断片を挿入する方法 - Google Patents

Ｄｎａ結合タンパク質の結合領域の近傍に所望のｄｎａ断片を挿入する方法 Download PDF

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恭行 大川
哲仁 原田
仁志 胡桃坂
木村　宏
哲也 半田
優子 佐藤
陽子 林
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国立大学法人九州大学
国立大学法人東京工業大学
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    • C12N15/10—Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/1034—Isolating an individual clone by screening libraries
    • C12N15/1093—General methods of preparing gene libraries, not provided for in other subgroups

Definitions

  • the present invention relates to a method for inserting a desired DNA fragment in the vicinity of a binding region of a DNA binding protein.
  • Chromatin immunoprecipitation (ChIP) analysis ChIP-chip analysis, ChIP-Seq analysis, Chromome Conformation Capture (3C, etc.) as a method for detecting the binding between proteins and specific genomic regions or the interaction between genomic regions.
  • Hi-C Chromatin immunoprecipitation
  • Non-Patent Document 1 Chromatin immunoprecipitation (ChIP) analysis, ChIP-chip analysis, ChIP-Seq analysis, Chromome Conformation Capture (3C, etc.) as a method for detecting the binding between proteins and specific genomic regions or the interaction between genomic regions.
  • Hi-C is widely used (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • DNA and DNA binding protein are cross-linked by UV irradiation, formaldehyde treatment or the like, and then DNA is fragmented by ultrasonic treatment, restriction enzyme treatment or the like. Subsequently, the DNA fragment to which the DNA binding protein is bound is recovered by immunoprecipitation. Subsequently, the recovered DNA fragment is treated with protease to remove the DNA-binding protein, and the base sequence of the DNA fragment is converted to dot blot hybridization or Southern hybridization using a radiolabeled probe, hybridization with a DNA array (ChIP- analysis by chip analysis), PCR, real-time PCR, base sequence analysis using a next-generation sequencer (ChIP-Seq analysis), and the like.
  • an object of this invention is to provide the technique which can analyze the coupling
  • the present invention includes the following aspects.
  • the method according to (1) further comprising a step of gene amplification of the DNA molecule starting from the desired base sequence to obtain an amplification product, and a step of analyzing the base sequence of the amplification product.
  • the desired base sequence includes a promoter sequence, and the gene amplification is performed by contacting the promoter sequence with RNA polymerase to transcribe DNA downstream of the promoter sequence to generate RNA.
  • the method according to 2). (4) The method according to (3), wherein the desired base sequence further comprises an identification sequence downstream of the promoter sequence.
  • the conjugate according to (6), wherein the desired base sequence further comprises an identification sequence downstream of the promoter sequence.
  • the present invention it is possible to provide a technique capable of analyzing the binding between a protein and a specific genomic region without performing immunoprecipitation. Therefore, it is possible to analyze the binding of proteins such as insoluble proteins that are difficult to immunoprecipitate to DNA.
  • ChILT Chromatin Integration Labeling Technology
  • the present invention relates to a method for inserting a DNA fragment having a desired base sequence in the vicinity of a binding region of a DNA binding protein bound to a DNA molecule, using a specific binding substance for the DNA binding protein.
  • the method of the present embodiment may be referred to as a Chromatin Integration Labeling Technology (ChILT) method.
  • ChILT Chromatin Integration Labeling Technology
  • insoluble proteins cannot be immunoprecipitated. Further, for example, a wide range of proteins can be stained by immunostaining of fixed tissues and cells, whereas antigens that can be recovered by immunoprecipitation are limited, and about 10 of the antigens that can be immunostained. It is said that only about 1% can be immunoprecipitated. In addition, in immunoprecipitation using a small number of cells as a sample, it is necessary to use a carrier, so that contamination of contaminants and loss of target are problematic. On the other hand, according to the ChILT method, it is possible to analyze the binding between a protein and a specific genomic region without performing immunoprecipitation.
  • the ChILT method it is possible to analyze the binding of a DNA-binding protein, which has been difficult to analyze by the conventional technique with immunoprecipitation as an essential step, to DNA. In addition, it has been difficult for conventional techniques to analyze DNA-binding proteins at the level of one cell. On the other hand, according to the ChILT method, as described later, it is also possible to analyze a DNA binding protein at a single cell level.
  • the DNA binding protein to be analyzed is not particularly limited, and examples thereof include histones, transcription factors, and phosphorylated polymerase.
  • histones include histones, transcription factors, and phosphorylated polymerase.
  • FIG. 1A to FIG. 5 are schematic diagrams for explaining the ChILT method.
  • FIG. 1A is a diagram showing a cell specimen fixed with paraformaldehyde.
  • FIG. 1B is an enlarged view of the cell specimen S fixed on the slide glass of FIG. 1A.
  • FIG. 1C is a diagram illustrating a reaction that occurs in the nucleus of the cell specimen S when the ChILT method is performed on the cell specimen S.
  • FIG. 1C shows a state in which genomic DNA 10 is wound around histone 20 to form a chromatin structure.
  • the DNA binding protein is histone 20.
  • the specific binding substance 30 is an antibody that recognizes histone 20.
  • a DNA fragment 40 is bound to the specific binding substance 30 via a linker 44.
  • the DNA fragment 40 has a base sequence including a transposase binding sequence 41 and a desired base sequence.
  • the desired base sequence is a base sequence in which an identification sequence 43 is linked downstream of the T7 promoter sequence 42.
  • the arrow of the T7 promoter sequence 42 indicates the direction of transcription by T7 polymerase.
  • the linker 44 has a role of a tether for bringing the DNA fragment 40 close to the binding region 11 of the histone 20.
  • the linker 44 is a DNA fragment, and has a length of, for example, 50 to 70 bases.
  • the linker 44 is not particularly limited as long as it functions as a tether.
  • the linker 44 may be composed of a polymer such as polyethylene glycol.
  • the ChILT method is performed using a cell specimen S fixed with paraformaldehyde as a sample.
  • the DNA fragment 40 and the binding region 11 are brought close to each other using the specific binding substance 30 for the histone 20.
  • the close proximity using the specific binding substance 30 means that the specific binding substance 30 to which the DNA fragment 40 is bound as shown in the example of FIG.
  • the fragment 40 and the binding region 11 may be brought close to each other.
  • the specific binding substance 30 is, for example, a mouse IgG antibody against histone 20, this mouse IgG antibody is bound to histone 20 as a primary antibody, and then an anti-mouse IgG antibody to which DNA fragment 40 is bound is secondary.
  • the DNA fragment 40 and the binding region 11 may be brought close to each other by binding to the primary antibody as an antibody.
  • the step of bringing the DNA fragment 40 and the binding region 11 into close proximity using the specific binding substance 30 for the histone 20 is performed in cells in a tissue section fixed with paraformaldehyde as in the example of FIG. 1C. Can do.
  • a plurality of antibodies can be used simultaneously as in immunostaining. Therefore, according to the ChILT method, DNA fragments having different desired base sequences can be inserted in the vicinity of the binding regions of a plurality of DNA binding proteins.
  • the identification sequence 43 it is possible to distinguish and detect the binding of a plurality of DNA binding proteins to DNA.
  • FIG. 2 shows a state in which the transposase 50 is added to the sample and the transposase 50 is bound to the transposase binding sequence 41.
  • the transposase is preferably small in size from the viewpoint of easily entering the nucleus.
  • a transposase having a molecular weight of 50 KDa or less is preferable.
  • a sequence having a high sequence specificity is preferable.
  • a DNA type transposase is preferable.
  • a transposase that can control the activity is preferable, and examples thereof include a transposase that is activated when a cation such as a divalent metal ion is added to the buffer.
  • Preferred transposases include, for example, TN5 transposase, sleeping beauty transposase (SB10), TN10, and the like.
  • the transposase binding sequence 41 may be determined according to the transposase to be used.
  • transposase 50 is activated. Activation of the transposase 50 can be carried out, for example, by adding a divalent metal ion to the buffer.
  • transposase 50 it may be necessary to form a dimer in order to exhibit the activity of transferring DNA fragments.
  • the transposase 50 may need to be bound to the transposase binding sequence 41.
  • TN5, SB10, TN10 and the like described above are such transposases.
  • the transposase 50 can also be activated by forming a dimer of the transposase 50.
  • transposase 50 it may be necessary to form a dimer of transposase 50 and add a divalent metal ion to the buffer in order to activate transposase 50.
  • FIG. 3 shows a state in which a dimer of the transposase 50 is formed.
  • a free DNA fragment having the transposase binding sequence 41 is added to the sample, and the transposase 50 is bound to the DNA fragment.
  • the transposase 50 bound to the above-described DNA fragment forms a dimer with the transposase 50 bound to the transposase binding sequence 41 constituting the DNA fragment 40.
  • a DNA fragment having a desired base sequence in DNA fragment 40 (in the example of FIG. 3, a base sequence in which identification sequence 43 is linked downstream of T7 promoter sequence 42) is inserted in the vicinity of binding region 11.
  • the neighborhood may be a spatially close region, and may be, for example, 500 bases or less from the binding region 11, for example, 100 bases or less, for example, 50 bases or less. .
  • the neighborhood may be a region that is spatially close, and thus is a region that is very far from the binding region 11 on the base sequence of the genomic DNA 10 and that is close to the interaction between the genomic regions. Also good. That is, it may be a region close to the chromosome structure.
  • the DNA fragment insertion reaction by transposase 50 may be completed incompletely. Specifically, for example, when the inserted DNA fragment is partially a single-stranded DNA, the inserted DNA fragment is fragmented, and the like. Therefore, a step of completely terminating the DNA fragment insertion reaction by the transposase 50 may be further performed by a fill in reaction using T4 DNA ligase, T4 DNA polymerase I or the like.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a state in which a DNA fragment having a desired base sequence is inserted in the vicinity of the binding region 11.
  • a DNA fragment having a desired base sequence (a base sequence in which an identification sequence 43 is linked downstream of the T7 promoter sequence 42) is inserted in the vicinity of the binding region 11.
  • a desired base sequence not only a desired base sequence but also two transposase binding sequences 41 and a base sequence 44 ′ derived from a part of the linker 44 are inserted into the genomic DNA 10.
  • FIGS. 5A to 5C are schematic diagrams showing an example in which a DNA fragment is inserted into the genomic DNA 10 as a result of activation of the transposase 50 from the state of FIG. 3 described above.
  • FIG. 5A shows the state of FIG. 4 described above.
  • FIG. 5B shows a state in which a desired base sequence is inserted in the opposite direction to FIG. 4 described above.
  • FIG. 5C shows a base sequence that can be inserted into the genomic DNA 10 when the transposases 50 bound to the free DNA fragment having the transposase binding sequence 41 form a dimer.
  • the base sequence inserted into the genomic DNA 10 includes two transposase binding sequences 41, and may include an arbitrary base sequence 45 between them.
  • the base sequence 45 is formed by the fill in reaction described above.
  • the base sequence shown in FIG. 5 (c) is an unintended by-product and can be inserted not only in the vicinity of the binding region 11 but also in any part on the genomic DNA 10.
  • the base sequence shown in FIG. 5C does not have a desired base sequence (in this example, a base sequence in which an identification sequence 43 is linked downstream of the T7 promoter sequence 42). For this reason, the influence in the target analysis can be excluded.
  • a DNA fragment having a desired base sequence can be inserted in the vicinity of the binding region of the DNA binding protein bound to the DNA molecule.
  • specific binding substances include antibody fragments, aptamers and the like in addition to antibodies.
  • An antibody can be produced, for example, by immunizing an animal such as a mouse with a target substance or a fragment thereof as an antigen. Alternatively, for example, it can be prepared by screening a phage library. Examples of antibody fragments include Fv, Fab, scFv and the like.
  • the antibody may be a monoclonal antibody or a polyclonal antibody. A commercially available antibody may also be used.
  • An aptamer is a substance having a specific binding ability to a target substance.
  • examples of aptamers include nucleic acid aptamers and peptide aptamers.
  • a nucleic acid aptamer having a specific binding ability to a target substance can be selected by, for example, a systematic evolution of ligand by exponential enrichment (SELEX) method.
  • Peptide aptamers having specific binding ability to the target substance can be selected by, for example, the two-hybrid method using yeast.
  • the desired base sequence to be inserted into the genomic DNA 10 is a base sequence in which an identification sequence 43 is linked downstream of the T7 promoter sequence 42.
  • the desired base sequence is not limited to this.
  • another promoter sequence such as an SP6 promoter sequence may be used instead of the T7 promoter sequence 42.
  • the desired base sequence may be composed only of a promoter sequence.
  • the desired base sequence may be comprised only from the identification sequence.
  • the identification sequence is not particularly limited as long as it is a base sequence that has a low probability of occurrence, and an arbitrary base sequence of about 4 to 20 bases can be used, for example.
  • the length of the desired base sequence to be inserted into the genomic DNA 10 may be, for example, 20 to 500 bases, for example, 20 to 200 bases, for example, 20 to 100 bases.
  • each element (T7 promoter sequence 42, identification sequence 43, and transposase binding sequence 41) constituting the DNA fragment 40 is adjacent to each other, but an arbitrary base is interposed between the elements. Sequence spacers may be present. Further, the order of the elements is not limited to that shown in the examples of FIGS. 1C to 5, and may be appropriately replaced as necessary, or additional elements may be added.
  • the DNA fragment 40 may be single-stranded or double-stranded.
  • the transposase binding sequence 41 needs to be double-stranded DNA due to the characteristics of the transposase to be used, at least the transposase binding sequence 41 needs to be double-stranded.
  • a DNA fragment having a desired base sequence is inserted in the vicinity of the binding region of the DNA-binding protein, and then the cell is excised and collected by laser microdissection or the like.
  • the analysis described later can also be performed at the level.
  • the ChILT method includes a step of gene amplification of DNA 10 starting from the desired base sequence (in the example of FIGS. 1C to 5, a base sequence in which an identification sequence 43 is linked downstream of the T7 promoter sequence 42) to obtain an amplified product; And a step of analyzing the base sequence of the amplification product. Thereby, the position on the genome where the desired DNA fragment is inserted can be analyzed.
  • Gene amplification examples include PCR combining a primer complementary to the inserted base sequence and a random primer, transcription using a polymerase (RNA polymerase, DNA-dependent DNA polymerase, etc.), and the like.
  • RNA polymerase RNA polymerase, DNA-dependent DNA polymerase, etc.
  • gene amplification using a desired base sequence as a starting point means that the genomic DNA 10 is amplified using part or all of the desired base sequence inserted in the vicinity of the binding region 11. means.
  • the base sequence inserted into the genomic DNA 10 includes the T7 promoter sequence 42. Therefore, “amplifying a gene with a desired base sequence as a starting point” means that the genomic DNA 10 downstream of the T7 promoter sequence 42 is transcribed into RNA by causing T7 polymerase to act on the genomic DNA 10 described above. May be.
  • “gene amplification using a desired base sequence as a starting point” is a combination of a primer having a base sequence complementary to a part or all of the inserted base sequence and a random primer using the above genomic DNA 10 as a template.
  • the base sequence of the genomic DNA 10 in the vicinity of the binding region 11 may be amplified by performing PCR or the like.
  • the inserted nucleotide sequence contains a promoter sequence, and gene amplification is performed by bringing RNA polymerase into contact with the promoter sequence to transcribe DNA downstream of the promoter sequence to generate RNA. May be.
  • the base sequence shown in FIG. 5C does not have the T7 promoter sequence 42, gene amplification (transcription) is not performed even when T7 polymerase is allowed to act.
  • gene amplification may be performed by PCR using the inserted desired base sequence.
  • the base sequence shown in FIG. 5C does not have the desired base sequence (the base sequence in which the identification sequence 43 is linked downstream of the T7 promoter sequence 42), the base sequence is used. Gene amplification is not performed even when the PCR reaction is performed.
  • FIG. 6A is a diagram showing a state in which T7 polymerase is allowed to act on the DNA 10 shown in FIG. 4 or FIG. 5A and the DNA 10 downstream of the T7 promoter sequence 42 is transcribed into RNA 60.
  • FIG. 6B is a diagram showing a state in which T7 polymerase is allowed to act on the DNA 10 shown in FIG. 5B and the DNA 10 downstream of the T7 promoter sequence 42 is transcribed into RNA 60.
  • an identification sequence 43 is introduced downstream of the T7 promoter sequence 42. That is, in the ChILT method, the desired base sequence may further include an identification sequence downstream of the promoter sequence.
  • the RNA 60 since the identification sequence 43 is introduced downstream of the T7 promoter sequence 42, the RNA 60 has the complementary strand 43 ′ of the identification sequence 43 and the DNA 10 downstream of the identification sequence 43. Complementary strand 10 'is included.
  • RNA may be transcribed from a region other than the T7 promoter sequence 42 inserted by the above reaction.
  • the presence of the identification sequence 43 makes it possible to distinguish RNA transcribed from the inserted T7 promoter sequence 42 from other RNAs. That is, it can be determined that the RNA 60 having the complementary strand 43 ′ of the identification sequence 43 is RNA transcribed from the inserted T7 promoter sequence 42.
  • the ChILT method can simultaneously perform analysis using specific binding substances for a plurality of DNA binding proteins.
  • RNAs transcribed from the vicinity of the binding region of any DNA-binding protein are introduced by introducing different identification sequences 43 into the DNA fragments 40 inserted into the DNA 10 using each specific binding substance. It is also possible to identify whether or not.
  • RNA 60 by analyzing the base sequence of the transcribed RNA 60, the position on the genome to which the DNA binding protein is bound can be identified. Analysis of the base sequence of RNA 60 may be performed, for example, by a next-generation sequencer or may be performed by hybridization with a DNA array.
  • RNA 60 is RNA transcribed from the vicinity of binding region 11. Therefore, by analyzing the base sequence of RNA 60, for example, the position of the binding region of the DNA binding protein (histone 20 in the examples of FIGS. 1 to 6) on the genome can be identified. That is, the direction in which the desired base sequence is inserted does not affect the analysis result.
  • the present invention relates to binding of a DNA fragment having a base sequence comprising a transposase binding sequence and a desired base sequence to a specific binding substance for a DNA binding protein or a specific binding substance for the specific binding substance.
  • a DNA fragment having a base sequence comprising a transposase binding sequence and a desired base sequence
  • a specific binding substance for a DNA binding protein or a specific binding substance for the specific binding substance Provide the body.
  • the conjugate of this embodiment is for insertion of a desired base sequence in the vicinity of the binding region of a DNA binding protein bound to a DNA molecule.
  • the transposase binding sequence, the desired base sequence, and the specific binding substance are the same as those described above. That is, the desired base sequence may include a promoter sequence. The desired base sequence may further contain an identification sequence downstream of the promoter sequence.
  • the DNA fragment is preferably bound to a specific binding substance for a DNA binding protein or a specific binding substance for the specific binding substance via a linker.
  • the linker is the same as described above.
  • a conjugate of the above DNA fragment and a specific binding substance for a DNA binding protein means, for example, a conjugate in which the above DNA fragment is bound to a primary antibody. That is, it means a conjugate in which the above DNA fragment is directly bound to a specific binding substance for a DNA binding protein.
  • the conjugate of the above-mentioned DNA fragment and the specific binding substance for the specific binding substance for DNA binding protein means, for example, that the DNA fragment is bound to the secondary antibody.
  • the number of the above DNA fragments per molecule of the specific binding substance is not particularly limited, and may be 1 to 10, for example.
  • the method for binding the DNA fragment to the specific binding substance is not particularly limited, and for example, it may be bound using a chemical cross-linking agent having a succinimide group, a maleimide group or the like.
  • a chemical cross-linking agent having a succinimide group, a maleimide group or the like.
  • an amino group is bonded to the 5 ′ end of the DNA fragment, and the amino group and a functional group such as an amino group or a carboxy group present in the specific binding substance are covalently bonded with an appropriate chemical crosslinking agent. It is done.
  • a DNA fragment may be bound to a specific binding substance using a bond between avidin and biotin.
  • ChIP buffer (10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 200 mM KCl, 1 mM CaCl 2 , 0.5% NP40, PMSF, aprotinin, leupeptin) was added to suspend the cells, and the cells were suspended on ice. Allowed to stand for 10 minutes.
  • micrococcal nuclease was added, and enzyme treatment was performed at 37 ° C. for 40 minutes. Subsequently, the reaction was stopped by adding EDTA to a final concentration of 10 mM. Subsequently, the mixture was centrifuged at 15,000 ⁇ g for 10 minutes at 4 ° C., and the supernatant was collected in a 2 mL siliconized tube. Subsequently, ChIP buffer was added and diluted to obtain a soluble chromatin fraction.
  • Magnetic particles (Dynabeads M-) in which an antibody complex solution obtained by reacting 2 ⁇ g of rabbit anti-mouse IgG antibody and 2 ⁇ g of mouse anti-H3K4me3 antibody in advance with 20 ⁇ L of goat anti-rabbit IgG antibody is combined with the soluble chromatin fraction. 280) and stirred at 4 ° C. overnight with a rotator.
  • the reaction solution was set on a magnetic stand and allowed to stand for 1 minute to collect magnetic particles. Subsequently, the collected magnetic particles were washed three times with ChIP buffer, three times with a washing buffer (10 mM Tris-HCl (pH 8.0), 500 mM KCl, 1 mM CaCl 2 , 0.5% NP40), 1 ⁇ TE (10 mM). Washed 3 times with Tris-HCl (pH 8.0), 1 mM EDTA (pH 8.0)).
  • FIG. 7 (a) is a graph showing the result of mapping the binding of H3K4me3 to the Eef1a1 locus using about 1000 cells by ChIP-Seq analysis, which is a conventional method.
  • a blocking agent (trade name “Blocking One-P”, Nacalai Tesque) was added to the fixed cell sample, allowed to stand at room temperature for 10 minutes, and then washed with PBS. Subsequently, an antibody complex (2 ⁇ g / mL anti-H3K4me3 antibody and nucleic acid-labeled secondary antibody previously reacted) diluted with 0.1 ⁇ Blocking One-P was added and reacted at 37 ° C. for 2 hours. And washed with PBS. As a result, the DNA fragment labeled with the nucleic acid-labeled secondary antibody was close to the H3K4me3 binding region on the genomic DNA.
  • the DNA fragment labeled with the nucleic acid-labeled secondary antibody was obtained by annealing a DNA fragment consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 1 and a DNA fragment consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2. .
  • the 49th to 67th nucleotide sequences are TN5 transposase binding sequences
  • the 7th to 26th nucleotide sequences are T7 promoter sequences
  • the 27th to 34th nucleotide sequences Is an identification sequence
  • the first to sixth bases were a partial base sequence of the linker.
  • the DNA fragment consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 2 is a DNA fragment having a base sequence complementary to the 49th to 67th base sequences in the base sequence shown in SEQ ID NO: 1, A binding sequence of TN5 transposase, which is a double-stranded DNA, was formed by annealing with a DNA fragment comprising the described base sequence.
  • transposase (Binding of transposase) Subsequently, 85 ⁇ g / mL of TN5 transposase was added to the sample and allowed to stand at room temperature for 10 minutes. Thereby, the transposase was bound to the transposase binding sequence in the DNA fragment labeled with the nucleic acid-labeled secondary antibody.
  • oligo3-4 a free DNA fragment having a transposase binding sequence (hereinafter referred to as “oligo3-4”) was added to the sample, reacted at room temperature for 1 hour, and then washed with PBS. Oligo 3-4 was obtained by annealing a DNA fragment consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 3 and a DNA fragment consisting of the base sequence shown in SEQ ID NO: 4. The double-stranded DNA region of oligo3-4 was a binding sequence for TN5 transposase.
  • TN5 dialysis buffer 50 mM HEPES-KOH (pH 7.2), 0.1 M NaCl, 0.1 mM EDTA, 1 mM DTT, 0.1% Triton X-100, 10% glycerol.
  • TAPS-DMF buffer (10 mM TAPS-NaOH (pH 8.5), 5 mM MgCl 2 , 10% N, N-dimethylformamide) was added to the sample and allowed to stand at 37 ° C. for 1 hour.
  • TAPS-DMF buffer 10 mM TAPS-NaOH (pH 8.5), 5 mM MgCl 2 , 10% N, N-dimethylformamide
  • the transposase bound to the DNA fragment labeled with the nucleic acid labeled secondary antibody was activated, and the DNA fragment labeled with the nucleic acid labeled secondary antibody was inserted in the vicinity of the H3K4me3 binding region on the genomic DNA.
  • the plate was washed with 1 ⁇ T4 DNA ligase reaction buffer, and a fill in reaction solution (T4 DNA ligase reaction buffer, dNTPmix, T4 DNA ligase I, T4 DNA polymerase I) was added and reacted at room temperature for 30 minutes.
  • reaction solution T4 DNA ligase reaction buffer, dNTPmix, T4 DNA ligase I, T4 DNA polymerase I
  • T4 DNA ligase and T4 DNA polymerase I were inactivated and removed.
  • T7 RNA polymerase transcription by T7 RNA polymerase was performed as gene amplification.
  • each excised cell was washed with 1 ⁇ T7 RNA polymerase buffer.
  • an in vitro transcription solution (T7 RNA polymerase buffer, ATP, CTP, GTP, UTP, RNase inhibitor, T7 RNA polymerase) was added and reacted at 37 ° C. for 16 hours.
  • genomic DNA was transcribed starting from the T7 RNA promoter sequence contained in the inserted DNA fragment.
  • RNA transcribed by RNeasy MinElute Cleanup Kit (Qiagen) was purified.
  • RNA was reverse transcribed to prepare cDNA, the nucleotide sequence was analyzed using a next-generation sequencer, and mapped onto the genome.
  • FIGS. 7B to 7D are graphs showing typical results obtained by analyzing and mapping the binding of H3K4me3 to the Eef1a1 locus by the ChILT method at the level of one cell.
  • Example 3 By the ChILT method, the binding of various DNA binding proteins on genomic DNA was analyzed at the level of one cell. Mouse skeletal myoblasts were used as cells. Further, anti-DNA binding protein antibodies shown in Table 1 below were used as primary antibodies. As the secondary antibody, an anti-mouse IgG antibody or an anti-rabbit IgG antibody labeled with the same DNA fragment as used in Experimental Example 2 was used.
  • Blocking One-P a blocking agent (trade name “Blocking One-P”, Nacalai Tesque) was added to the fixed cell sample, allowed to stand at room temperature for 10 minutes, and then washed with PBS. Subsequently, an antibody complex diluted with 0.1 ⁇ Blocking One-P (a pre-reacted primary antibody and a nucleic acid-labeled secondary antibody) was added and reacted at 37 ° C. for 2 hours. Washed.
  • the antibody complex was prepared by reacting a secondary antibody with a nucleic acid-labeled mouse antibody when the primary antibody was a mouse antibody.
  • the primary antibody was a rabbit antibody
  • it was prepared by reacting a secondary antibody with a nucleic acid-labeled rabbit antibody.
  • a sample in which only a nucleic acid labeled anti-mouse IgG antibody or only a nucleic acid labeled anti-rabbit IgG antibody was reacted was also prepared. That is, a sample not reacted with the primary antibody was prepared as a negative control. Thereafter, binding of transposase, activation of transposase and insertion of a desired base sequence were carried out in the same manner as in Experimental Example 2.
  • RNA amplification and nucleotide sequence analysis Each collected cell was transcribed with T7 RNA polymerase in the same manner as in Experimental Example 2, and the transcribed RNA was purified. Subsequently, the purified RNA was reverse transcribed to prepare cDNA, the nucleotide sequence was analyzed using a next-generation sequencer, and mapped onto the genome.
  • FIG. 8A is a graph showing the result of analyzing and mapping the binding of a DNA binding protein at the level of one cell by the ChILT method using various primary antibodies shown in Table 1. Two cells were analyzed for each antibody complex.
  • the horizontal axis of the graph represents the number of reads obtained by the next-generation sequencer. “Valid” indicates a read that is effectively mapped on the genome, “Duplicate” indicates a read that has two reads mapped at the same position on the genome, and “Multi” indicates the same position on the genome. Represents a lead in which three or more reads mapped to 1 are present, “Unmapped” represents a lead not mapped on the genome, and “Nextera” represents a lead derived from the library used for the base sequence analysis.
  • “rH3K27me3” represents the result of reacting a complex of rH3K27me3 antibody and nucleic acid-labeled anti-rabbit IgG antibody, and so on.
  • “mH3K4me3-rH3K27me3” represents a result of simultaneously reacting a complex of mH3K4me3 antibody with a nucleic acid-labeled anti-mouse IgG antibody and a complex of rH3K27me3 antibody with a nucleic acid-labeled anti-rabbit IgG antibody. It is the same.
  • “# 1” and “# 2” represent the result of the first cell and the result of the second cell of the analyzed two cells, respectively.
  • FIG. 8B is a graph in which the horizontal axis of the graph of FIG. 8A is changed to the existence ratio of each lead of “Valid”, “Duplicate”, “Multi”, “Unmapped”, and “Nextera”. As a result, it was revealed that an effective lead of about 50 to 85% can be obtained by the ChILT method using a nucleic acid-labeled anti-mouse IgG antibody or a nucleic acid-labeled anti-rabbit IgG antibody.
  • the present invention it is possible to provide a technique capable of analyzing the binding between a protein and a specific genomic region without performing immunoprecipitation. Therefore, it is possible to analyze the binding of proteins such as insoluble proteins that are difficult to immunoprecipitate to DNA. In addition, analysis using a small number of cells as a sample becomes easy.
  • SYMBOLS 10 Genomic DNA, 10 '... Complementary strand of genomic DNA 10, 11 ... Binding region, 20 ... Histone, 30 ... Specific binding substance, 40 ... DNA fragment, 41 ... Transposase binding sequence, 41' ... Complement of transposase binding sequence 41 Chain, 42 ... T7 promoter sequence, 43 ... identification sequence, 43 '... complementary strand of identification sequence 43, 44 ... linker, 44' ... base sequence derived from part of linker 44, 45 ... arbitrary sequence, 50 ... transposase, 60 ... RNA, S ... cell specimen.

Abstract

ＤＮＡ分子に結合したＤＮＡ結合タンパク質の結合領域の近傍に所望の塩基配列のＤＮＡ断片を挿入する方法であって、前記ＤＮＡ結合タンパク質に対する特異的結合物質を利用して、トランスポザーゼ結合配列と前記所望の塩基配列とを含む塩基配列を有するＤＮＡ断片と、前記結合領域とを近接させる工程と、前記トランスポザーゼ結合配列にトランスポザーゼを結合させる工程と、前記トランスポザーゼを活性化し、その結果、前記所望の塩基配列のＤＮＡ断片が前記結合領域の近傍に挿入される工程と、を備える方法。

Description

ＤＮＡ結合タンパク質の結合領域の近傍に所望のＤＮＡ断片を挿入する方法
　本発明は、ＤＮＡ結合タンパク質の結合領域の近傍に所望のＤＮＡ断片を挿入する方法に関する。本願は、２０１６年８月３０日に、日本に出願された特願２０１６－１６７９６７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　タンパク質と特定のゲノム領域との結合、あるいはゲノム領域同士の相互作用を検出する方法として、クロマチン免疫沈降（ｃｈｒｏｍａｔｉｎ　ｉｍｍｕｎｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ、ＣｈＩＰ）解析、ＣｈＩＰ－ｃｈｉｐ解析、ＣｈＩＰ－Ｓｅｑ解析、Ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ　Ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｃａｐｔｕｒｅ（３Ｃ、Ｈｉ－Ｃ）等が広く利用されている（例えば、非特許文献１を参照）。
　これらの方法は、概ね次のようにして行われる。まず、ＵＶ照射、ホルムアルデヒド処理等によりＤＮＡとＤＮＡ結合タンパク質とをクロスリンクした後、超音波処理、制限酵素処理等によりＤＮＡを断片化する。続いて、免疫沈降によりＤＮＡ結合タンパク質が結合したＤＮＡ断片を回収する。続いて、回収したＤＮＡ断片をプロテアーゼ処理してＤＮＡ結合タンパク質を除去し、ＤＮＡ断片の塩基配列を、放射線標識プローブを用いたドットブロットハイブリダイゼーション又はサザンハイブリダイゼーション、ＤＮＡアレイとのハイブリダイゼーション（ＣｈＩＰ－ｃｈｉｐ解析）、ＰＣＲ、リアルタイムＰＣＲ、次世代シークエンサーを用いた塩基配列解析（ＣｈＩＰ－Ｓｅｑ解析）等により解析する。
Carey M. F., et al., Chromatin Immunoprecipitation (ChIP), Cold Spring Harbor Protocols, 4 (9), pdb.prot5279, 2009.
　しかしながら、例えば、不溶性タンパク質は免疫沈降することができない。また、試料が少数細胞である場合等には、反応時に担体の使用を必要とするため夾雑物の混入や標的の損失が避けられない。このため、免疫沈降を必須の工程とする従来の方法では、不溶性タンパク質のＤＮＡへの結合を解析することや組織等の少数細胞からの解析が困難な場合があった。そこで、本発明は、免疫沈降を行うことなく、タンパク質と特定のゲノム領域との結合を解析することができる技術を提供することを目的とする。
　本発明は以下の態様を含む。
（１）ＤＮＡ分子に結合したＤＮＡ結合タンパク質の結合領域の近傍に所望の塩基配列のＤＮＡ断片を挿入する方法であって、前記ＤＮＡ結合タンパク質に対する特異的結合物質を利用して、トランスポザーゼ結合配列と前記所望の塩基配列とを含む塩基配列を有するＤＮＡ断片と、前記結合領域とを近接させる工程と、前記トランスポザーゼ結合配列にトランスポザーゼを結合させる工程と、前記トランスポザーゼを活性化し、その結果、前記所望の塩基配列のＤＮＡ断片が前記結合領域の近傍に挿入される工程と、を備える方法。
（２）前記所望の塩基配列を起点として前記ＤＮＡ分子を遺伝子増幅し、増幅産物を得る工程と、前記増幅産物の塩基配列を解析する工程と、を更に備える、（１）に記載の方法。
（３）前記所望の塩基配列がプロモーター配列を含み、前記遺伝子増幅が、前記プロモーター配列にＲＮＡポリメラーゼを接触させて前記プロモーター配列の下流のＤＮＡを転写してＲＮＡを生成することにより行われる、（２）に記載の方法。
（４）前記所望の塩基配列が前記プロモーター配列の下流に識別配列を更に含む、（３）に記載の方法。
（５）トランスポザーゼ結合配列と所望の塩基配列とを含む塩基配列を有するＤＮＡ断片と、ＤＮＡ結合タンパク質に対する特異的結合物質又は前記特異的結合物質に対する特異的結合物質との結合体。
（６）前記所望の塩基配列がプロモーター配列を含む、（５）に記載の結合体。
（７）前記所望の塩基配列が前記プロモーター配列の下流に識別配列を更に含む、（６）に記載の結合体。
　本発明によれば、免疫沈降を行うことなく、タンパク質と特定のゲノム領域との結合を解析することができる技術を提供することができる。したがって、例えば不溶性タンパク質等の、免疫沈降を行うことが困難なタンパク質のＤＮＡへの結合を解析することが可能になる。
Ｃｈｒｏｍａｔｉｎ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　Ｌａｂｅｌｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＣｈＩＬＴ）法を説明する模式図である。 ＣｈＩＬＴ法を説明する模式図である。 ＣｈＩＬＴ法を説明する模式図である。 ＣｈＩＬＴ法を説明する模式図である。 ＣｈＩＬＴ法を説明する模式図である。 ＣｈＩＬＴ法を説明する模式図である。 （ａ）～（ｃ）は、ＣｈＩＬＴ法を説明する模式図である。 （ａ）及び（ｂ）は、ＣｈＩＬＴ法を説明する模式図である。 （ａ）～（ｄ）は、実験例１及び２の結果を示すグラフである。 実験例３の結果を示すグラフである。 実験例３の結果を示すグラフである。
　以下、場合により図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一又は対応する符号を付し、重複する説明は省略する。また、各図における寸法比は、説明のため誇張している部分があり、必ずしも実際の寸法比とは一致しない。
［ＤＮＡ結合タンパク質の結合領域の近傍に所望のＤＮＡ断片を挿入する方法］
　１実施形態において、本発明は、ＤＮＡ分子に結合したＤＮＡ結合タンパク質の結合領域の近傍に所望の塩基配列のＤＮＡ断片を挿入する方法であって、前記ＤＮＡ結合タンパク質に対する特異的結合物質を利用して、トランスポザーゼ結合配列と前記所望の塩基配列とを含む塩基配列を有するＤＮＡ断片と、前記結合領域とを近接させる工程（ａ）と、前記トランスポザーゼ結合配列にトランスポザーゼを結合させる工程（ｂ）と、前記トランスポザーゼを活性化し、その結果、前記所望の塩基配列のＤＮＡ断片が前記結合領域の近傍に挿入される工程（ｃ）と、を備える方法を提供する。以下、本実施形態の方法をＣｈｒｏｍａｔｉｎ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　Ｌａｂｅｌｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＣｈＩＬＴ）法という場合がある。
　上述したように、不溶性タンパク質は免疫沈降することができない。また、例えば固定した組織や細胞の免疫染色では広範なタンパク質を染色することが可能であるのに対し、免疫沈降で回収することができる抗原は限られており、免疫染色可能な抗原の約１０％程度しか免疫沈降できないといわれている。また、少数細胞を試料とした免疫沈降では、担体を使用する必要があるため、夾雑物の混入や標的の損失が問題となる。これに対し、ＣｈＩＬＴ法によれば、免疫沈降を行うことなく、タンパク質と特定のゲノム領域との結合を解析することが可能になる。
　したがって、ＣｈＩＬＴ法によれば、免疫沈降を必須の工程とする従来技術では解析が困難であったＤＮＡ結合タンパク質について、ＤＮＡとの結合を解析することが可能になる。また、従来技術では、１細胞レベルでＤＮＡ結合タンパク質の解析を行うことは困難であった。これに対し、ＣｈＩＬＴ法によれば、後述するように、１細胞レベルでＤＮＡ結合タンパク質の解析を行うことも可能である。
　解析対象となるＤＮＡ結合タンパク質は、特に制限されず、例えば、ヒストン、転写因子、リン酸化ポリメラーゼ等が挙げられる。例えば、ＤＮＡ結合タンパク質として、特定のリン酸化状態のＲＮＡポリメラーゼＩＩを解析することにより、遺伝子の転写状態を解析することが可能である。
　以下、図１Ａ～図５を参照しながらＣｈＩＬＴ法について説明する。図１Ａ～図５は、ＣｈＩＬＴ法を説明する模式図である。図１Ａは、パラホルムアルデヒド固定された細胞標本を示す図である。図１Ｂは、図１Ａのスライドガラス上に固定された細胞標本Ｓを拡大した図である。図１Ｃは、細胞標本Ｓに対しＣｈＩＬＴ法を実施した場合に、細胞標本Ｓの核内で生じる反応を説明する図である。図１Ｃは、ゲノムＤＮＡ１０がヒストン２０に巻きついてクロマチン構造を形成した状態を示す。図１Ｃの例では、ＤＮＡ結合タンパク質はヒストン２０である。
　図１Ｃの例では、特異的結合物質３０は、ヒストン２０を認識する抗体である。特異的結合物質３０には、リンカー４４を介してＤＮＡ断片４０が結合されている。ＤＮＡ断片４０は、トランスポザーゼ結合配列４１と、所望の塩基配列とを含む塩基配列を有している。図１の例では、所望の塩基配列は、Ｔ７プロモーター配列４２の下流に識別配列４３が連結した塩基配列である。図１Ｃ～図６において、Ｔ７プロモーター配列４２の矢印は、Ｔ７ポリメラーゼによる転写の向きを示す。
　リンカー４４は、ＤＮＡ断片４０をヒストン２０の結合領域１１に近接させるためのつなぎひも（ｔｅｔｈｅｒ、テザー）の役割を有している。図１Ｃの例では、リンカー４４はＤＮＡ断片であり、例えば５０～７０塩基の長さを有している。しかしながら、リンカー４４は、テザーとして機能するものであれば特に制限されず、例えばポリエチレングリコール等のポリマーで構成されていてもよい。
（工程（ａ））
　図１Ｃの例では、パラホルムアルデヒド固定された細胞標本Ｓを試料としてＣｈＩＬＴ法を実施している。まず、ヒストン２０に対する特異的結合物質３０を利用して、ＤＮＡ断片４０と結合領域１１とを近接させる。ここで、特異的結合物質３０を利用して近接させるとは、図１Ｃの例のようにＤＮＡ断片４０が結合した特異的結合物質３０を、その抗原であるヒストン２０に結合させることにより、ＤＮＡ断片４０と結合領域１１とを近接させることであってもよい。あるいは、特異的結合物質３０が、例えばヒストン２０に対するマウスＩｇＧ抗体であり、このマウスＩｇＧ抗体を１次抗体としてヒストン２０に結合させ、続いて、ＤＮＡ断片４０が結合した抗マウスＩｇＧ抗体を２次抗体として上記の１次抗体に結合させることにより、ＤＮＡ断片４０と結合領域１１とを近接させることであってもよい。
　ヒストン２０に対する特異的結合物質３０を利用して、ＤＮＡ断片４０と結合領域１１とを近接させる工程は、図１Ｃの例のように、パラホルムアルデヒド固定された組織切片中の細胞内で実施することができる。この工程は、免疫染色と同様に、複数の抗体を同時に使用することも可能である。したがって、ＣｈＩＬＴ法によれば、複数のＤＮＡ結合タンパク質の結合領域の近傍にそれぞれ異なる所望の塩基配列のＤＮＡ断片を挿入することもできる。ここで、識別配列４３として、ＤＮＡ結合タンパク質ごとに区別可能な配列を使用することにより、複数のＤＮＡ結合タンパク質のＤＮＡへの結合を区別して検出することもできる。
（工程（ｂ））
　続いて、トランスポザーゼ結合配列４１にトランスポザーゼ５０を結合させる。図２は、試料にトランスポザーゼ５０を添加して、トランスポザーゼ結合配列４１にトランスポザーゼ５０を結合させた状態をを示す。
　トランスポザーゼとしては、核内に入りやすい観点から、大きさが小さなものが好ましい。例えば、分子量が５０ＫＤａ以下のトランスポザーゼが好ましい。また、認識する配列の配列特異性が高いものが好ましい。また、ＤＮＡ型トランスポザーゼが好ましい。また、活性を制御できるトランスポザーゼが好ましく、例えば、２価の金属イオン等のカチオンをバッファー中に添加すると活性化されるトランスポザーゼが挙げられる。好ましいトランスポザーゼとしては、例えば、ＴＮ５トランスポザーゼ、ｓｌｅｅｐｉｎｇ　ｂｅａｕｔｙ　ｔｒａｎｓｐｏｓａｓｅ（ＳＢ１０）、ＴＮ１０等が挙げられる。トランスポザーゼ結合配列４１は、使用するトランスポザーゼに応じて決定すればよい。
（工程（ｃ））
　続いて、上記のトランスポザーゼ５０を活性化する。トランスポザーゼ５０の活性化は、例えば、２価の金属イオンをバッファー中に添加すること等により実施することができる。
　また、トランスポザーゼ５０の種類によっては、ＤＮＡ断片を転移させる活性を発揮するためにダイマーを形成する必要がある場合がある。また、トランスポザーゼ５０がダイマーを形成するために、トランスポザーゼ５０がトランスポザーゼ結合配列４１に結合している必要がある場合がある。例えば、上述したＴＮ５、ＳＢ１０、ＴＮ１０等はこのようなトランスポザーゼである。このような場合には、トランスポザーゼ５０のダイマーを形成させることによってもトランスポザーゼ５０を活性化することができる。
　また、トランスポザーゼ５０の種類によっては、トランスポザーゼ５０を活性化するために、トランスポザーゼ５０のダイマーを形成させ、且つ２価の金属イオンをバッファー中に添加することが必要な場合がある。
　図３は、トランスポザーゼ５０のダイマーを形成させた状態を示す。図３では、試料に、トランスポザーゼ結合配列４１を有する遊離のＤＮＡ断片を添加して、当該ＤＮＡ断片にトランスポザーゼ５０を結合させている。図３に示すように、上記のＤＮＡ断片と結合したトランスポザーゼ５０は、ＤＮＡ断片４０を構成するトランスポザーゼ結合配列４１に結合したトランスポザーゼ５０とダイマーを形成する。
　トランスポザーゼ５０を活性化した結果、ＤＮＡ断片４０中の所望の塩基配列（図３の例ではＴ７プロモーター配列４２の下流に識別配列４３が連結した塩基配列）のＤＮＡ断片が結合領域１１の近傍に挿入される。ここで、近傍とは、空間的に近い領域であればよく、例えば結合領域１１から５００塩基以下であってもよく、例えば１００塩基以下であってもよく、例えば５０塩基以下であってもよい。
　あるいは、近傍とは、空間的に近い領域であればよいため、ゲノムＤＮＡ１０の塩基配列上は結合領域１１から非常に離れた領域であって、ゲノム領域同士の相互作用により近接した領域であってもよい。すなわち、染色体構造上近接した領域であってもよい。
　本工程において、トランスポザーゼ５０によるＤＮＡ断片の挿入反応が不完全に終了する場合がある。具体的には、例えば、挿入されたＤＮＡ断片が部分的に１本鎖ＤＮＡとなっている場合、挿入されたＤＮＡ断片が断片化している場合等が挙げられる。そこで、Ｔ４ＤＮＡリガーゼ、Ｔ４ＤＮＡポリメラーゼＩ等を用いたｆｉｌｌ　ｉｎ反応等により、トランスポザーゼ５０によるＤＮＡ断片の挿入反応を完全に終了させる工程を更に実施してもよい。
　図４は、所望の塩基配列のＤＮＡ断片が結合領域１１の近傍に挿入された状態の一例を示す模式図である。図４に示すように、この例では、結合領域１１の近傍に所望の塩基配列（Ｔ７プロモーター配列４２の下流に識別配列４３が連結した塩基配列）のＤＮＡ断片が挿入されている。図４の例では、所望の塩基配列だけでなく、２つのトランスポザーゼ結合配列４１、及びリンカー４４の一部に由来する塩基配列４４’もゲノムＤＮＡ１０に挿入されている。
　図５（ａ）～（ｃ）は、上述した図３の状態からトランスポザーゼ５０が活性化した結果、ＤＮＡ断片がゲノムＤＮＡ１０に挿入された場合の例を示す模式図である。図５（ａ）は、上述した図４の状態を示す。図５（ｂ）は、上述した図４とは逆向きに所望の塩基配列が挿入された状態を示す。図５（ｃ）は、トランスポザーゼ結合配列４１を有する遊離のＤＮＡ断片に結合したトランスポザーゼ５０同士がダイマーを形成した場合に、ゲノムＤＮＡ１０に挿入されうる塩基配列を示す。
　図５（ｃ）においてゲノムＤＮＡ１０に挿入された塩基配列は、２つのトランスポザーゼ結合配列４１を含み、それらの間に、任意の塩基配列４５を含む場合がある。塩基配列４５は、上述したｆｉｌｌ　ｉｎ反応により形成されたものである。
　図５（ｃ）に示す塩基配列は、目的外の副産物であり、結合領域１１の近傍に限らず、ゲノムＤＮＡ１０上のあらゆる部分に挿入され得る。しかしながら、図５（ｃ）に示す塩基配列は、所望の塩基配列（この例ではＴ７プロモーター配列４２の下流に識別配列４３が連結した塩基配列）を有していない。このため、目的とする解析における影響を排除することができる。
　以上の工程により、ＤＮＡ分子に結合したＤＮＡ結合タンパク質の結合領域の近傍に所望の塩基配列のＤＮＡ断片を挿入することができる。
（特異的結合物質）
　ＣｈＩＬＴ法において、特異的結合物質としては、抗体の他にも、抗体断片、アプタマー等が挙げられる。抗体は、例えば、マウス等の動物に標的物質又はその断片を抗原として免疫することによって作製することができる。あるいは、例えば、ファージライブラリーのスクリーニングにより作製することができる。抗体断片としては、Ｆｖ、Ｆａｂ、ｓｃＦｖ等が挙げられる。抗体は、モノクローナル抗体であってもよく、ポリクローナル抗体であってもよい。また、市販の抗体であってもよい。
　アプタマーとは、標的物質に対する特異的結合能を有する物質である。アプタマーとしては、核酸アプタマー、ペプチドアプタマー等が挙げられる。標的物質に特異的結合能を有する核酸アプタマーは、例えば、ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌｉｇａｎｄ　ｂｙ　ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ　ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ（ＳＥＬＥＸ）法等により選別することができる。また、標的物質に特異的結合能を有するペプチドアプタマーは、例えば酵母を用いたＴｗｏ－ｈｙｂｒｉｄ法等により選別することができる。
（所望の塩基配列）
　また、図１Ｃ～図５の例では、ゲノムＤＮＡ１０に挿入する所望の塩基配列は、Ｔ７プロモーター配列４２の下流に識別配列４３が連結した塩基配列であったが、所望の塩基配列はこれに限定されない。例えば、所望の塩基配列として、Ｔ７プロモーター配列４２の代わりにＳＰ６プロモーター配列等の別のプロモーター配列を用いてもよい。あるいは、所望の塩基配列は、プロモーター配列のみから構成されていてもよい。あるいは、所望の塩基配列は、識別配列のみから構成されていてもよい。また、識別配列としては、確率的に出現頻度が低い塩基配列であれば特に制限されず、例えば約４～２０塩基程度の任意の塩基配列を用いることができる。
　ゲノムＤＮＡ１０に挿入する所望の塩基配列の長さは、例えば２０～５００塩基であってもよく、例えば２０～２００塩基であってもよく、例えば２０～１００塩基であってもよい。
　また、図１Ｃ～図５の例では、ＤＮＡ断片４０を構成する各要素（Ｔ７プロモーター配列４２、識別配列４３及びトランスポザーゼ結合配列４１）は隣接しているが、各要素の間には任意の塩基配列のスペーサーが存在していてもよい。また、各要素の順序は図１Ｃ～図５の例に示したものに限定されず、必要に応じて適宜入れ換えてもよいし、追加の要素を付加してもよい。
　また、ＤＮＡ断片４０は、１本鎖であってもよく、２本鎖であってもよい。但し、使用するトランスポザーゼの特性により、トランスポザーゼ結合配列４１が２本鎖ＤＮＡである必要がある場合には、少なくともトランスポザーゼ結合配列４１は２本鎖である必要がある。
　上述した反応により、固定された細胞標本を試料として、ＤＮＡ結合タンパク質の結合領域の近傍に所望の塩基配列のＤＮＡ断片を挿入した後、レーザーマイクロダイセクション等により細胞を切り出して回収し、１細胞レベルで後述する解析を行うこともできる。
（ＣｈＩＬＴ法により挿入したＤＮＡ断片を利用した解析）
　ＣｈＩＬＴ法は、前記所望の塩基配列（図１Ｃ～図５の例ではＴ７プロモーター配列４２の下流に識別配列４３が連結した塩基配列）を起点としてＤＮＡ１０を遺伝子増幅し、増幅産物を得る工程と、前記増幅産物の塩基配列を解析する工程と、を更に備えていてもよい。これにより、所望のＤＮＡ断片が挿入されたゲノム上の位置を解析することができる。
（遺伝子増幅）
　遺伝子増幅としては、例えば、挿入した塩基配列に相補的なプライマーとランダムプライマーとを組み合わせたＰＣＲ、ポリメラーゼ（ＲＮＡポリメラーゼ、ＤＮＡ依存性ＤＮＡポリメラーゼ等）を用いた転写等が挙げられる。本明細書において、「所望の塩基配列を起点として遺伝子増幅する」とは、結合領域１１の近傍に挿入された所望の塩基配列の一部又は全部を利用してゲノムＤＮＡ１０を遺伝子増幅することを意味する。
　例えば、図１Ｃ～図５の例では、ゲノムＤＮＡ１０に挿入した塩基配列にＴ７プロモーター配列４２が含まれている。そこで、「所望の塩基配列を起点として遺伝子増幅する」とは、上記のゲノムＤＮＡ１０にＴ７ポリメラーゼを作用させて転写することにより、Ｔ７プロモーター配列４２の下流のゲノムＤＮＡ１０をＲＮＡに転写することであってもよい。
　あるいは、「所望の塩基配列を起点として遺伝子増幅する」とは、上記のゲノムＤＮＡ１０を鋳型として、挿入した塩基配列の一部又は全部に相補的な塩基配列を有するプライマーと、ランダムプライマーとを組み合わせたＰＣＲを行うこと等により、結合領域１１の近傍のゲノムＤＮＡ１０の塩基配列を遺伝子増幅することであってもよい。
　すなわち、ＣｈＩＬＴ法では、挿入した塩基配列がプロモーター配列を含んでおり、遺伝子増幅が、プロモーター配列にＲＮＡポリメラーゼを接触させてプロモーター配列の下流のＤＮＡを転写してＲＮＡを生成することにより遺伝子増幅してもよい。なお、上述したように、図５（ｃ）に示す塩基配列は、Ｔ７プロモーター配列４２を有していないため、Ｔ７ポリメラーゼを作用させても遺伝子増幅（転写）されることはない。
　あるいは、挿入した所望の塩基配列を利用したＰＣＲ等により遺伝子増幅してもよい。なお、上述したように、図５（ｃ）に示す塩基配列は、所望の塩基配列（Ｔ７プロモーター配列４２の下流に識別配列４３が結合した塩基配列）を有していないため、塩基配列を利用したＰＣＲ反応を行っても遺伝子増幅されることはない。
（識別配列）
　図６（ａ）は、図４又は図５（ａ）に示すＤＮＡ１０にＴ７ポリメラーゼを作用させて、Ｔ７プロモーター配列４２の下流のＤＮＡ１０をＲＮＡ６０に転写した状態を示す図である。また、図６（ｂ）は、図５（ｂ）に示すＤＮＡ１０にＴ７ポリメラーゼを作用させて、Ｔ７プロモーター配列４２の下流のＤＮＡ１０をＲＮＡ６０に転写した状態を示す図である。
　図６（ａ）、（ｂ）の例では、Ｔ７プロモーター配列４２の下流に識別配列４３が導入されている。すなわち、ＣｈＩＬＴ法では、所望の塩基配列は、プロモーター配列の下流に識別配列を更に含んでいてもよい。
　図６（ａ）、（ｂ）の例では、Ｔ７プロモーター配列４２の下流に識別配列４３が導入されているため、ＲＮＡ６０は、識別配列４３の相補鎖４３’及び識別配列４３の下流のＤＮＡ１０の相補鎖１０’を含んでいる。
　ゲノムＤＮＡにＴ７ＲＮＡポリメラーゼを作用させると、上記の反応により挿入したＴ７プロモーター配列４２以外の領域からＲＮＡが転写されてしまう場合がある。これに対し、識別配列４３が存在することにより、挿入したＴ７プロモーター配列４２を起点として転写されたＲＮＡとそれ以外のＲＮＡとを識別することが可能になる。すなわち、識別配列４３の相補鎖４３’を有するＲＮＡ６０は、挿入したＴ７プロモーター配列４２を起点として転写されたＲＮＡであると判断することができる。
　また、上述したように、ＣｈＩＬＴ法では、同時に複数のＤＮＡ結合タンパク質に対する特異的結合物質を用いた解析を行うことができる。ここで、各特異的結合物質を利用してＤＮＡ１０に挿入されるＤＮＡ断片４０に、それぞれ異なる識別配列４３を導入しておくことにより、いずれのＤＮＡ結合タンパク質の結合領域の近傍から転写されたＲＮＡであるかを識別することも可能になる。
　続いて、転写されたＲＮＡ６０の塩基配列を解析することにより、ＤＮＡ結合タンパク質が結合したゲノム上の位置を特定することができる。ＲＮＡ６０の塩基配列の解析は、例えば、次世代シークエンサーにより行ってもよいし、ＤＮＡアレイとのハイブリダイゼーションにより行ってもよい。
　上述した図６（ａ）、（ｂ）の例では、ＲＮＡ６０に転写される領域が互いに異なっているが、いずれの例においても、ＲＮＡ６０は結合領域１１の近傍から転写されるＲＮＡである。したがって、ＲＮＡ６０の塩基配列を解析することにより、例えば、ＤＮＡ結合タンパク質（図１～６の例ではヒストン２０）の結合領域のゲノム上の位置を特定することができる。すなわち、所望の塩基配列が挿入される向きは、解析結果に影響しない。
［結合体］
　１実施形態において、本発明は、トランスポザーゼ結合配列と所望の塩基配列とを含む塩基配列を有するＤＮＡ断片と、ＤＮＡ結合タンパク質に対する特異的結合物質又は前記特異的結合物質に対する特異的結合物質との結合体を提供する。
　本実施形態の結合体は、ＤＮＡ分子に結合したＤＮＡ結合タンパク質の結合領域の近傍への、所望の塩基配列の挿入用であるということができる。
　本実施形態の結合体において、トランスポザーゼ結合配列、所望の塩基配列、特異的結合物質については、上述したものと同様である。すなわち、所望の塩基配列はプロモーター配列を含んでいてもよい。また、所望の塩基配列はプロモーター配列の下流に識別配列を更に含んでいてもよい。
　本実施形態の結合体において、ＤＮＡ断片は、リンカーを介してＤＮＡ結合タンパク質に対する特異的結合物質又は前記特異的結合物質に対する特異的結合物質と結合していることが好ましい。リンカーについては上述したものと同様である。
　本実施形態の結合体において、「上記のＤＮＡ断片と、ＤＮＡ結合タンパク質に対する特異的結合物質との結合体」とは、例えば、１次抗体に上記のＤＮＡ断片が結合した結合体を意味する。すなわち、ＤＮＡ結合タンパク質に対する特異的結合物質に直接上記のＤＮＡ断片が結合した結合体を意味する。
　また、本実施形態の結合体において、「上記のＤＮＡ断片と、ＤＮＡ結合タンパク質に対する前記特異的結合物質に対する特異的結合物質との結合体」とは、例えば、２次抗体にＤＮＡ断片が結合した結合体を意味する。すなわち、本実施形態では、上記のＤＮＡ断片は、ＤＮＡ結合タンパク質に対する特異的結合物質には結合しておらず、ＤＮＡ結合タンパク質に対する特異的結合物質に結合する特異的結合物質に結合している。より具体的には、例えば、ＤＮＡ結合タンパク質に対する特異的結合物質がマウスＩｇＧであった場合、上記のＤＮＡ断片と抗マウスＩｇＧ抗体との結合体等が挙げられる。
　特異的結合物質１分子あたりの上記のＤＮＡ断片の数は特に制限されず、例えば１～１０個であってもよい。
　特異的結合物質にＤＮＡ断片を結合する方法は特に制限されず、例えば、スクシンイミド基、マレイミド基等を有する化学架橋剤を用いて結合してもよい。例えば、ＤＮＡ断片の５’末端にアミノ基を結合させておき、当該アミノ基と特異的結合物質に存在するアミノ基、カルボキシ基等の官能基を適宜の化学架橋剤で共有結合することが挙げられる。あるいは、例えば、アビジンとビオチンの結合等を利用して特異的結合物質にＤＮＡ断片を結合させてもよい。
　次に実施例を示して本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
［実験例１］
　従来法であるＣｈＩＰ－Ｓｅｑ解析により、約１０００個のマウス骨格筋芽細胞を用いて、ＤＮＡ結合タンパク質である、リジン４トリメチル化修飾されたヒストンＨ３（Ｈ３Ｋ４ｍｅ３）の、ゲノムＤＮＡ上の結合位置を解析した。
（可溶性クロマチン分画の調製）
　マウス骨格筋芽細胞１０００個を１ｍＬの培地に懸濁し、１．５ｍＬシリコナイズチューブに入れた。続いて、１００μＬの固定溶液（３７％ホルムアルデヒド）を添加し、５分間、室温で静置し、ＤＮＡとＤＮＡ結合タンパク質とをクロスリンクした。
　続いて、１００μＬの１Ｍグリシン水溶液を添加し、５分間室温で撹拌した。これにより、グリシンと残存したホルムアルデヒドとを反応させて、クロスリンク反応を停止させた。続いて、３０００ｒｐｍで５分間、４℃で遠心し、上清を除去し、更にリン酸緩衝液（ＰＢＳ）で細胞を２回洗浄した。
　続いて、２ｍＬのＣｈＩＰバッファー（１０ｍＭ　Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ（ｐＨ８．０），２００ｍＭ　ＫＣｌ，１ｍＭ　ＣａＣｌ２，０．５％ＮＰ４０，ＰＭＳＦ，アプロチニン、ロイぺプチン）を添加して細胞を懸濁し、氷上で１０分間静置した。
　続いて、超音波細胞破砕装置を用いて、氷水で冷却しながら超音波処理を行い、ＤＮＡを断片化した。
　続いて、マイクロコッカルヌクレアーゼを加え、４０分間、３７℃で酵素処理を行った。続いて、終濃度１０ｍＭとなるようにＥＤＴＡを加えて反応を停止させた。続いて、１５，０００×ｇで１０分間、４℃で遠心し、上清を２ｍＬシリコナイズチューブに回収した。続いて、ＣｈＩＰバッファーを加えて希釈し、可溶性クロマチン分画を得た。
（免疫沈降）
　上記の可溶性クロマチン分画に、２μｇのウサギ抗マウスＩｇＧ抗体と２μｇのマウス抗Ｈ３Ｋ４ｍｅ３抗体とを予め反応させた抗体複合体溶液と、２０μＬのヤギ抗ウサギＩｇＧ抗体が結合した磁性粒子（Ｄｙｎａｂｅａｄｓ　Ｍ－２８０）とを添加し、ローテーターで一晩、４℃で撹拌した。
　続いて、マグネティックスタンドに反応溶液をセットして１分間静置し、磁性粒子を回収した。続いて、回収した磁性粒子を、ＣｈＩＰバッファーで３回、洗浄バッファー（１０ｍＭ　Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ（ｐＨ８．０），５００ｍＭ　ＫＣｌ，１ｍＭ　ＣａＣｌ２，０．５％ＮＰ４０）で３回、１×ＴＥ（１０ｍＭ　Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ（ｐＨ８．０），１ｍＭ　ＥＤＴＡ（ｐＨ８．０））で３回洗浄した。
（ＤＮＡの精製）
　１００μＬのＣｈＩＰ溶出バッファー（５０ｍＭ　Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ（ｐＨ８．０），１０ｍＭ　ＥＤＴＡ，１％ＳＤＳ）を上記の磁性粒子に加え、ボルテックスミキサーで懸濁し、更に５Ｍ　ＮａＣｌ　５μＬを添加した。続いて、６５℃で４時間以上加熱し、ＤＮＡとＤＮＡ結合タンパク質のクロスリンクをはずした。
　続いて、０．５μＬの１０ｍｇ／ｍＬ　ＲＮａｓｅＡを添加し、ボルテックスミキサーで撹拌し、３７℃で３０分インキュベートした。続いて、１μＬの１０ｍｇ／ｍＬプロテイナーゼＫを添加し、ボルテックスミキサーで撹拌し、５０℃で１時間インキュベートした。続いて、ＰＣＲ　ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｋｉｔ（キアゲン社）を用いてＤＮＡを精製した。
（塩基配列の解析）
　続いて、次世代シークエンサーにより回収されたＤＮＡの塩基配列を解析した。
（結果）
　図７（ａ）は、従来法であるＣｈＩＰ－Ｓｅｑ解析により、約１０００個の細胞を用いてＥｅｆ１ａ１遺伝子座へのＨ３Ｋ４ｍｅ３の結合をマッピングした結果を示すグラフである。
［実験例２］
　マウス骨格筋芽細胞を用いて、ＣｈＩＬＴ法により、ＤＮＡ結合タンパク質である、リジン４トリメチル化修飾されたヒストンＨ３（Ｈ３Ｋ４ｍｅ３）の、ゲノムＤＮＡ上の結合位置を１細胞レベルで解析した。
（細胞の固定）
　まず、スライドガラスにマウス骨格筋芽細胞を播種した。続いて、１６時間培養後、培地を除去し、ＰＢＳで洗浄した。続いて、１％パラホルムアルデヒド溶液を添加して室温で５分間静置し、細胞を固定後、ＰＢＳで洗浄した。
（ＤＮＡ断片のＨ３Ｋ４ｍｅ３結合領域への近接）
　続いて、固定した細胞試料にブロッキング剤（商品名「Ｂｌｏｃｋｉｎｇ　Ｏｎｅ－Ｐ」、ナカライテスク社）を加え室温で１０分間静置後、ＰＢＳで洗浄した。続いて、０．１×Ｂｌｏｃｋｉｎｇ　Ｏｎｅ－Ｐで希釈した抗体複合体（２μｇ／ｍＬ抗Ｈ３Ｋ４ｍｅ３抗体及び核酸標識２次抗体を予め反応させたもの）を添加し、３７℃で２時間反応させた後、ＰＢＳで洗浄した。この結果、核酸標識２次抗体に標識したＤＮＡ断片とゲノムＤＮＡ上のＨ３Ｋ４ｍｅ３結合領域とが近接した。
　ここで、核酸標識２次抗体に標識したＤＮＡ断片は、配列番号１に記載の塩基配列からなるＤＮＡ断片と、配列番号２に記載の塩基配列からなるＤＮＡ断片とをアニーリングさせたものであった。
　配列番号１に記載の塩基配列において、第４９～６７番目の塩基配列はＴＮ５トランスポザーゼの結合配列であり、第７～２６番目の塩基配列はＴ７プロモーター配列であり、第２７～３４番目の塩基配列は識別配列であり、第１～６塩基はリンカーの一部の塩基配列であった。
　また、配列番号２に記載の塩基配列からなるＤＮＡ断片は、配列番号１に記載の塩基配列における第４９～６７番目の塩基配列と相補的な塩基配列を有するＤＮＡ断片であり、配列番号１に記載の塩基配列からなるＤＮＡ断片とアニールすることにより、２本鎖ＤＮＡであるＴＮ５トランスポザーゼの結合配列を形成した。
（トランスポザーゼの結合）
　続いて、試料にＴＮ５トランスポザーゼを８５μｇ／ｍＬずつ添加し、室温で１０分間放置した。これにより、核酸標識２次抗体に標識されたＤＮＡ断片中のトランスポザーゼ結合配列にトランスポザーゼが結合した。
（トランスポザーゼの活性化及び所望の塩基配列の挿入）
　続いて、試料に、トランスポザーゼ結合配列を有する遊離のＤＮＡ断片（以下、「ｏｌｉｇｏ３－４」という。）を添加し、室温で１時間反応させた後、ＰＢＳで洗浄した。ｏｌｉｇｏ３－４は、配列番号３に記載の塩基配列からなるＤＮＡ断片と、配列番号４に記載の塩基配列からなるＤＮＡ断片とをアニーリングさせたものであった。ｏｌｉｇｏ３－４の２本鎖ＤＮＡ領域は、ＴＮ５トランスポザーゼの結合配列であった。
　続いて、試料を１×ＴＮ５透析バッファー（５０ｍＭ　ＨＥＰＥＳ－ＫＯＨ（ｐＨ７．２），０．１Ｍ　ＮａＣｌ，０．１ｍＭ　ＥＤＴＡ，１ｍＭ　ＤＴＴ，０．１％Ｔｒｉｔｏｎ　Ｘ－１００，１０％グリセロール）で洗浄した。
　続いて、試料に１×ＴＡＰＳ－ＤＭＦバッファー（１０ｍＭ　ＴＡＰＳ－ＮａＯＨ（ｐＨ８．５），５ｍＭ　ＭｇＣｌ２，１０％Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド）を添加し、３７℃で１時間静置した。これにより、核酸標識２次抗体に標識されたＤＮＡ断片に結合したトランスポザーゼが活性化し、核酸標識２次抗体に標識されたＤＮＡ断片がゲノムＤＮＡ上のＨ３Ｋ４ｍｅ３結合領域の近傍に挿入された。
　続いて、１％ドデシル硫酸ナトリウム溶液を添加し、室温で１０分間静置したのち、ＰＢＳで洗浄した。これにより、トランスポザーゼを失活させて除去した。
　続いて、１×Ｔ４ＤＮＡリガーゼ反応バッファーで洗浄し、ｆｉｌｌ　ｉｎ反応溶液（Ｔ４ＤＮＡリガーゼ反応バッファー、ｄＮＴＰｍｉｘ，Ｔ４ＤＮＡリガーゼＩ、Ｔ４ＤＮＡポリメラーゼＩ）を加え室温で３０分間反応させた。これにより、核酸標識２次抗体に標識されたＤＮＡ断片をゲノムＤＮＡ上のＨ３Ｋ４ｍｅ３結合領域の近傍に確実に挿入させた。
　続いて、１％ドデシル硫酸ナトリウム溶液を添加し、室温で１０分間静置したのち、ＰＢＳで洗浄した。これにより、Ｔ４ＤＮＡリガーゼ及びＴ４ＤＮＡポリメラーゼＩを失活させて除去した。
（１細胞の切り出し）
　続いて、レーザーマイクロダイセクションにより、対象細胞を１個ずつ切り出し、それぞれマイクロチューブに回収した。
（遺伝子増幅）
　ここでは、遺伝子増幅として、Ｔ７ＲＮＡポリメラーゼによる転写を行った。まず、切り出した各細胞を１×Ｔ７ＲＮＡポリメラーゼバッファーで洗浄した。続いて、インビトロ転写溶液（Ｔ７ＲＮＡポリメラーゼバッファー，ＡＴＰ，ＣＴＰ，ＧＴＰ，ＵＴＰ，ＲＮａｓｅインヒビター，Ｔ７ＲＮＡポリメラーゼ）を加え、３７℃で１６時間反応させた。これにより、挿入したＤＮＡ断片に含まれていたＴ７ＲＮＡプロモーター配列を起点として、ゲノムＤＮＡが転写された。
　続いて、ＤＮａｓｅＩを加え３７℃で３０分間反応させた。これにより、回収した細胞中に含まれていたＤＮＡが分解された。続いて、ＲＮｅａｓｙ　ＭｉｎＥｌｕｔｅ　Ｃｌｅａｎｕｐ　Ｋｉｔ（キアゲン社）により転写されたＲＮＡを精製した。
（回収したＲＮＡの塩基配列解析）
　続いて、精製したＲＮＡを逆転写してｃＤＮＡを調製し、次世代シークエンサーを用いて塩基配列を解析し、ゲノム上にマッピングした。
（結果）
　図７（ｂ）～（ｄ）は、それぞれ、Ｅｅｆ１ａ１遺伝子座へのＨ３Ｋ４ｍｅ３の結合を、ＣｈＩＬＴ法により１細胞レベルで解析してマッピングした代表的な結果を示すグラフである。
　その結果、図７（ｂ）～（ｄ）に示すように、個々の細胞によって、Ｅｅｆ１ａ１遺伝子座へのＨ３Ｋ４ｍｅ３の結合に差があることが明らかとなった。このような結果は、図７（ａ）の１０００個の細胞を用いたＣｈＩＰ－Ｓｅｑ解析では検出することができず、ＤＮＡとＤＮＡ結合タンパク質との結合を１細胞レベルで解析してはじめて検出することができたものである。
［実験例３］
　ＣｈＩＬＴ法により、様々なＤＮＡ結合タンパク質のゲノムＤＮＡ上の結合を１細胞レベルで解析した。細胞としてマウス骨格筋芽細胞を用いた。また、１次抗体として、下記表１に示す抗ＤＮＡ結合タンパク質抗体を使用した。また、２次抗体として、実験例２で用いたものと同様のＤＮＡ断片で標識した、抗マウスＩｇＧ抗体又は抗ウサギＩｇＧ抗体を使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（細胞の固定）
　実験例２と同様にして、スライドガラス上でマウス骨格筋芽細胞を培養して固定し、ＰＢＳで洗浄した。
（抗体複合体の反応）
　続いて、実験例２と同様にして、固定した細胞試料にブロッキング剤（商品名「Ｂｌｏｃｋｉｎｇ　Ｏｎｅ－Ｐ」、ナカライテスク社）を加え室温で１０分間静置後、ＰＢＳで洗浄した。続いて、０．１×Ｂｌｏｃｋｉｎｇ　Ｏｎｅ－Ｐで希釈した抗体複合体（１次抗体及び核酸標識２次抗体を予め反応させたもの）を添加し、３７℃で２時間反応させた後、ＰＢＳで洗浄した。
　抗体複合体は、１次抗体がマウス抗体である場合には２次抗体に核酸標識マウス抗体を反応させて調製した。また、１次抗体がウサギ抗体である場合には２次抗体に核酸標識ウサギ抗体を反応させて調製した。
　また、陰性対照として、核酸標識抗マウスＩｇＧ抗体のみ、又は核酸標識抗ウサギＩｇＧ抗体のみを反応させたサンプルも調製した。すなわち、１次抗体を反応させなかったサンプルを陰性対照として調製した。その後、トランスポザーゼの結合、トランスポザーゼの活性化及び所望の塩基配列の挿入を実験例２と同様にして行った。
（１細胞の切り出し）
　続いて、レーザーマイクロダイセクションにより、対象細胞を１個ずつ切り出し、それぞれマイクロチューブに回収した。
（遺伝子増幅及び塩基配列解析）
　回収した各細胞について、実験例２と同様にしてＴ７ＲＮＡポリメラーゼによる転写を行い、転写されたＲＮＡを精製した。続いて、精製したＲＮＡを逆転写してｃＤＮＡを調製し、次世代シークエンサーを用いて塩基配列を解析し、ゲノム上にマッピングした。
（結果）
　図８Ａは、表１に示す様々な１次抗体を用いたＣｈＩＬＴ法により、ＤＮＡ結合タンパク質の結合を１細胞レベルで解析してマッピングした結果を示すグラフである。各抗体複合体につき２細胞ずつ解析を行った。
　図８Ａ中、グラフの横軸は次世代シークエンサーにより得られたリード数を表す。また、「Ｖａｌｉｄ」はゲノム上に有効にマッピングされたリードを表し、「Ｄｕｐｌｉｃａｔｅ」はゲノム上の同一位置にマッピングされたリードが２個存在したリードを表し、「Ｍｕｌｔｉ」はゲノム上の同一位置にマッピングされたリードが３個以上存在したリードを表し、「Ｕｎｍａｐｐｅｄ」はゲノム上にマッピングされなかったリードを表し、「Ｎｅｘｔｅｒａ」は塩基配列解析に使用したライブラリーに由来するリードを表す。
　図８Ａ中、例えば「ｒＨ３Ｋ２７ｍｅ３」はｒＨ３Ｋ２７ｍｅ３抗体と核酸標識抗ウサギＩｇＧ抗体との複合体を反応させた結果であることを表し、以下同様である。また、例えば「ｍＨ３Ｋ４ｍｅ３－ｒＨ３Ｋ２７ｍｅ３」はｍＨ３Ｋ４ｍｅ３抗体と核酸標識抗マウスＩｇＧ抗体との複合体、及びｒＨ３Ｋ２７ｍｅ３抗体と核酸標識抗ウサギＩｇＧ抗体との複合体を同時に反応させた結果であることを表し、以下同様である。また、「＃１」、「＃２」は、それぞれ、解析した２細胞のうちの第１の細胞の結果及び第２の細胞の結果であることを表す。
　その結果、１次抗体を使用しなかった陰性対照ではほとんどリードが得られておらず、１次抗体の反応依存的にリードが得られたことが確認された。また、細胞内に存在するヒストン修飾や転写因子の量に応じたリードが得られたことが確認された。
　図８Ｂは、図８Ａのグラフの横軸を、「Ｖａｌｉｄ」、「Ｄｕｐｌｉｃａｔｅ」、「Ｍｕｌｔｉ」、「Ｕｎｍａｐｐｅｄ」、「Ｎｅｘｔｅｒａ」の各リードの存在割合に変更したグラフである。その結果、核酸標識抗マウスＩｇＧ抗体、又は核酸標識抗ウサギＩｇＧ抗体を用いたＣｈＩＬＴ法により、約５０～８５％の有効リードを得ることができることが明らかとなった。
　本発明によれば、免疫沈降を行うことなく、タンパク質と特定のゲノム領域との結合を解析することができる技術を提供することができる。したがって、例えば不溶性タンパク質等の、免疫沈降を行うことが困難なタンパク質のＤＮＡへの結合を解析することが可能になる。また、少数細胞等を試料とした解析も容易になる。
　１０…ゲノムＤＮＡ、１０’…ゲノムＤＮＡ１０の相補鎖、１１…結合領域、２０…ヒストン、３０…特異的結合物質、４０…ＤＮＡ断片、４１…トランスポザーゼ結合配列、４１’…トランスポザーゼ結合配列４１の相補鎖、４２…Ｔ７プロモーター配列、４３…識別配列、４３’…識別配列４３の相補鎖、４４…リンカー、４４’…リンカー４４の一部に由来する塩基配列、４５…任意配列、５０…トランスポザーゼ、６０…ＲＮＡ、Ｓ…細胞標本。

Claims (7)

  1. 　ＤＮＡ分子に結合したＤＮＡ結合タンパク質の結合領域の近傍に所望の塩基配列のＤＮＡ断片を挿入する方法であって、
    　前記ＤＮＡ結合タンパク質に対する特異的結合物質を利用して、トランスポザーゼ結合配列と前記所望の塩基配列とを含む塩基配列を有するＤＮＡ断片と、前記結合領域とを近接させる工程と、
    　前記トランスポザーゼ結合配列にトランスポザーゼを結合させる工程と、
    　前記トランスポザーゼを活性化し、その結果、前記所望の塩基配列のＤＮＡ断片が前記結合領域の近傍に挿入される工程と、
    　を備える方法。
  2. 　前記所望の塩基配列を起点として前記ＤＮＡ分子を遺伝子増幅し、増幅産物を得る工程と、
    　前記増幅産物の塩基配列を解析する工程と、
    　を更に備える、請求項１に記載の方法。
  3. 　前記所望の塩基配列がプロモーター配列を含み、
    　前記遺伝子増幅が、前記プロモーター配列にＲＮＡポリメラーゼを接触させて前記プロモーター配列の下流のＤＮＡを転写してＲＮＡを生成することにより行われる、
    　請求項２に記載の方法。
  4. 　前記所望の塩基配列が前記プロモーター配列の下流に識別配列を更に含む、請求項３に記載の方法。
  5. 　トランスポザーゼ結合配列と所望の塩基配列とを含む塩基配列を有するＤＮＡ断片と、ＤＮＡ結合タンパク質に対する特異的結合物質又は前記特異的結合物質に対する特異的結合物質との結合体。
  6. 　前記所望の塩基配列がプロモーター配列を含む、請求項５に記載の結合体。
  7. 　前記所望の塩基配列が前記プロモーター配列の下流に識別配列を更に含む、請求項６に記載の結合体。
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