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用于 Illumina 系统的 CUT&Tag DNA 文库制备实验步骤

下一代测序 (NG-seq) 是一种可在靶向切割和标签化 (CUT&Tag) 测定法下游用于辨识并定量靶标 DNA 遍及整个基因组富集情况的高通量方法。CUT&Tag Dual Index Primers 和 PCR Master Mix for Illumina Systems 试剂盒非常适合多重样品制备供 Illumina 系统平台上进行 NG-seq。这种试剂盒可以用于生成多达 96 个可合并入单个测序反应中的不同、条形码化 CUT&Tag DNA 文库。本产品兼容于借助 CUT&Tag pAG-Tn5 (Loaded) #79561 生成的 CUT&Tag DNA 样品以及来自其他标签化测定法(例如 ATAC-seq)的 DNA 样品。本产品不兼容来自 SimpleChIP® Chromatin IP Kits(#9003、#9005、#56383)的 ChIP-DNA 或来自 CUT&RUN Assay Kit (#86652) 的 CUT&RUN DNA 。

兼容的试剂:

不兼容的检测试剂盒:

  • SimpleChIP® Enzymatic Chromatin IP Kit (Agarose Beads) #9002
  • SimpleChIP® Enzymatic Chromatin IP Kit (Magnetic Beads) #9003
  • SimpleChIP® Plus Enzymatic Chromatin IP Kit (Agarose Beads) #9004
  • SimpleChIP® Plus Enzymatic Chromatin IP Kit (Magnetic Beads) #9005
  • SimpleChIP® Plus Sonication Chromatin IP Kit #56383
  • CUT&RUN Assay Kit #86652
  • DNA Library Prep Kit for Illumina Systems (ChIP-seq, CUT&RUN) #56795
  • Multiplex Oligos for Illumina Systems (Dual Index Primers) (ChIP-seq, CUT&RUN) #47538
  • Multiplex Oligos for Illumina Systems (Single Index Primers) (ChIP-seq, CUT&RUN) #29580

所需的试剂

包括的试剂:

  1. CUT&Tag PCR Master Mix #63228
  2. CUT&Tag Index 501 Primer for Illumina Systems #84876
  3. CUT&Tag Index 502 Primer for Illumina Systems #27488
  4. CUT&Tag Index 503 Primer for Illumina Systems #55058
  5. CUT&Tag Index 504 Primer for Illumina Systems #61793
  6. CUT&Tag Index 505 Primer for Illumina Systems #70447
  7. CUT&Tag Index 506 Primer for Illumina Systems #87803
  8. CUT&Tag Index 507 Primer for Illumina Systems #26897
  9. CUT&Tag Index 508 Primer for Illumina Systems #52106
  10. CUT&Tag Index 701 Primer for Illumina Systems #71100
  11. CUT&Tag Index 702 Primer for Illumina Systems #88112
  12. CUT&Tag Index 703 Primer for Illumina Systems #23497
  13. CUT&Tag Index 704 Primer for Illumina Systems #37884
  14. CUT&Tag Index 705 Primer for Illumina Systems #50105
  15. CUT&Tag Index 706 Primer for Illumina Systems #65909
  16. CUT&Tag Index 707 Primer for Illumina Systems #84796
  17. CUT&Tag Index 708 Primer for Illumina Systems #17160
  18. CUT&Tag Index 709 Primer for Illumina Systems #29209
  19. CUT&Tag Index 710 Primer for Illumina Systems #41919
  20. CUT&Tag Index 711 Primer for Illumina Systems #54212
  21. CUT&Tag Index 712 Primer for Illumina Systems #70020

未包括的试剂:

  1. AMPure XP Beads (Beckman Coulter, Inc. #A63881) 或 SPRIselect Reagent Kit (Beckman Coulter, Inc. #B23317)
  2. 80% 乙醇(新鲜制备)
  3. 10 mM Tris-HCl(pH 为 8.0-8.5)
  4. 磁力架/支架
  5. Agilent Bioanalyzer 系统和 Agilent High Sensitivity DNA Kit (5067-4626)
  6. PCR 管或板和 PCR 仪

CUT&Tag Dual Index Primers 和 PCR Master Mix for Illumina Systems 实验步骤

安全停止  如果需要停止,这是实验步骤中的一个安全停止点。 

I. 简单的合并指南:

双索引引物策略利用每个引物内的两个 8 碱基索引。Index 7 引物包含 P7 序列周围的索引,而 index 5 引物则包含 P5 序列周围的索引。对序列待测的样品的两端添加特殊索引,即可实现双索引。将 12 index 7 引物的一端与 8 index 5 引物的一端结合在一起,便可为多达 96 种不同样品建立特殊索引。

Illumina NG-seq 系统使用红色激光/LED 给 A/C 测序,并使用绿色激光/LED 给 G/T 测序。对于每个周期,需要读取红色和绿色通道,以确保获得正确的图像配准(即 A 或 C 必须存在于每个周期中,且 G 或 T 也必须存在于每个周期中)。如果未保持色彩平衡,则该索引读数测序可能会无效。请检查每个要使用的索引的序列,以确保每个周期的红色和绿色通道中都有信号。请参见以下示例:

GOOD
CUT&Tag Index 7 Primers for Illumina Systems CUT&Tag Index 5 Primers for Illumina Systems
索引 701

ATTACTCG

索引 503

CCTATCCT

索引 702

TCCGGAGA

索引 504

GGCTCTGA

索引 703

CGCTCATT

索引 505

AGGCGAAG

索引 704

GAGATTCC

索引 506

TAATCTTA

  ✔✔✔✔✔✔✔✔   ✔✔✔✔✔✔✔✔
BAD
CUT&Tag Index 7 Primers for Illumina Systems CUT&Tag Index 5 Primers for Illumina Systems
索引 701

ATTACTCG

索引 502

ATAGAGGC

索引 702

TCCGGAGA

索引 504

GGCTCTGA

索引 703

CGCTCATT

索引 506

TAATCTTA

索引 704

GAGATTCC

索引 508

GTACTGAC

  ✔✔✔✔✔✔✔✔   ✔✔✘✔✔✘✔✘

以下表格列出了一些(但不是全部)可一起进行测序的有效索引组合:

Plex CUT&Tag Index 7 primers for Illumina Systems CUT&Tag Index 5 Primers for Illumina Systems
2 Index 701 和 Index 702
Index 703 和 Index 704
Index 705 和 Index 706
Index 707 和 Index 708
Index 709 和 Index 710
Index 711 和 Index 712
任何 Index 5 引物
3 Index 701、Index 702 和 Index 703
Index 703、Index 704 和 Index 705
Index 705、Index 706 和 Index 707
Index 707、Index 708 和 Index 709
Index 709、Index 710 和 Index 711
任何 Index 5 引物
4 Index 701、Index 702、Index 703 和 Index 704
Index 703、Index 704、Index 705 和 Index 706

Index 705、Index 706、Index 707 和 Index 708
Index 707、Index 708、Index 709 和 Index 710
Index 709、Index 710、Index 711 和 Index 712
任何 Index 5 引物
5-12 与任何其他 i7 引物组合的任何有效 Index 7 4-plex (根据需要) 任何 Index 5 引物
> 12 与任何其他 i7 引物组合的任何有效 Index 7 4-plex (根据需要) Index 501、Index 502 和任何其他 Index 5 引物(根据需要)
Index 503、Index 504 和任何其他 Index 5 引物(根据需要)
Index 505、Index 506 和任何其他 Index 5 引物(根据需要)
Index 507、Index 508 和任何其他 Index 5 引物(根据需要)

另一些其他有效组合如下文所列。选择一组有效的 CUT&Tag Index 7 引物和一组有效的 CUT&Tag Index 5 引物。将每个 CUT&Tag Index 7 引物配合每个 CUT&Tag Index 5 引物一同使用,以形成所需数目的引物对用于 PCR 扩增所需数目的 DNA 文库 。

12 样品池 (1) 一组 4 个 Index 7 引物 * 一组 3 个 Index 5 引物
(2) 一组 3 个 Index 7 引物 * 一组 4 个 Index 5 引物
(3) 一组 6 个 Index 7 引物 * 一组 2 个 Index 5 引物
26 样品池 (1) 一组 6 个 Index 7 引物 * 一组 4 个 Index 5 引物
加上任何 Index 7 引物和任何其他两个 Index 5 引物(组 4 除外)
(2) 一组 6 个 Index 7 引物 * 一组 5 个 Index 5 引物
使用 30 个引物对中的 26 个来扩增 26 个文库

II. CUT&Tag Index 5 Primers for Illumina Systems:

每份 CUT&Tag Index 5 Primer for Illumina systems 以 30 µl 量提供。

产品 索引引物序列 预期的索引引物序列读段
ICUT&Tag Index 501 Primer for Illumina Systems 5´-
AATGATACGGCGACCACCGAGATCTACACTA
TAGCCT
TCGTCGGCAGCGTCAGATGTG-s-T-3´

TATAGCCT

ICUT&Tag Index 502 Primer for Illumina Systems 5´-
AATGATACGGCGACCACCGAGATCTACACAT
AGAGGC
TCGTCGGCAGCGTCAGATGTG-s-T-3´

ATAGAGGC

ICUT&Tag Index 503 Primer for Illumina Systems 5´-
AATGATACGGCGACCACCGAGATCTACACCC
TATCCT
TCGTCGGCAGCGTCAGATGTG-s-T-3´

CCTATCCT

ICUT&Tag Index 504 Primer for Illumina Systems 5´-
AATGATACGGCGACCACCGAGATCTACACGG
CTCTGA
TCGTCGGCAGCGTCAGATGTG-s-T-3´

GGCTCTGA

ICUT&Tag Index 505 Primer for Illumina Systems 5´-
AATGATACGGCGACCACCGAGATCTACACAG
GCGAAG
TCGTCGGCAGCGTCAGATGTG-s-T-3´

AGGCGAAG

ICUT&Tag Index 506 Primer for Illumina Systems 5´-
AATGATACGGCGACCACCGAGATCTACACTA
ATCTTA
TCGTCGGCAGCGTCAGATGTG-s-T-3´

TAATCTTA

ICUT&Tag Index 507 Primer for Illumina Systems 5´-
AATGATACGGGCGACCACCGAGATCTACACCA
GGACGT
TCGTCGGCAGCGTCAGATGTG-s-T-3´

CAGGACGT

ICUT&Tag Index 508 Primer for Illumina Systems 5´-
AATGATACGGCGACCACCGAGATCTACACGT
ACTGAC
TCGTCGGCAGCGTCAGATGTG-s-T-3´

GTACTGAC

其中 -s- 表示硫代磷酸键。

III. CUT&Tag Index 7 Primers for Illumina Systems:

每份 CUT&Tag Index 7 Primer for Illumina systems 以 20 µl 量提供。

产品 索引引物序列 预期的索引引物序列读段
ICUT&Tag Index 701 Primer for Illumina Systems 5´-
CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATCGAGT
AAT
GTCTCGTGGGCTCGGAGATGTG-s-T-3´

ATTACTCG

ICUT&Tag Index 702 Primer for Illumina Systems 5´-
CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATTCTCC
GGA
GTCTCGTGGGCTCGGAGATGTG-s-T-3´

TCCGGAGA

ICUT&Tag Index 703 Primer for Illumina Systems 5´-
CAAGCAGAAGACGGGCATACGAGATAATGA
GCG
GTCTCGTGGGCTCGGAGATGTG-s-T-3´

CGCTCATT

ICUT&Tag Index 704 Primer for Illumina Systems 5´-
CAAGCAGAAGACGGCGCATACGAGATGGAAT
CTC
GTCTCGTGGGCTCGGAGATGTG-s-T-3´

GAGATTCC

ICUT&Tag Index 705 Primer for Illumina Systems 5´-
CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATTTCTG
AAT
GTCTCGTGGGCTCGGAGATGTG-s-T-3´

ATTCAGAA

ICUT&Tag Index 706 Primer for Illumina Systems 5´-
CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATACGAA
TTC
GTCTCGTGGGCTCGGAGATGTG-s-T-3´

GAATTCGT

ICUT&Tag Index 707 Primer for Illumina Systems 5´-
CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATAGCTT
CAG
GTCTCGTGGGCTCGGAGATGTG-s-T-3´

CTGAAGCT

ICUT&Tag Index 708 Primer for Illumina Systems 5´-
CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATGCGCA
TTA
GTCTCGTGGGCTCGGAGATGTG-s-T-3´

TAATGCGC

ICUT&Tag Index 709 Primer for Illumina Systems 5´-
CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATCATAG
CCG
GTCTCGTGGGCTCGGAGATGTG-s-T-3´

CGGCTATG

ICUT&Tag Index 710 Primer for Illumina Systems 5´-
CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATTTCGC
GGA
GTCTCGTGGGCTCGGAGATGTG-s-T-3´

TCCGCGAA

ICUT&Tag Index 711 Primer for Illumina Systems 5´-
CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATGCGCG
AGA
GTCTCGTGGGCTCGGAGATGTG-s-T-3´

TCTCGCGC

ICUT&Tag Index 712 Primer for Illumina Systems 5´-
CAAGCAGAAGACGGCATACGAGATCTATC
GCT
GTCTCGTGGGCTCGGAGATGTG-s-T-3´

AGCGATAG

其中 -s- 表示硫代磷酸键。

IV. 设置 PCR 反应

在开始之前:

  • 在室温解冻 CUT&Tag Index Primers for Illumina Systems 和 CUT&Tag DNA(或任何标签化 DNA)。快速离心以从管侧壁归集所有液体。
  • 确保使用的 index 7 和 index 5 引物组合有效。请参见第一和第二部分,验证是否选择了正确的引物组合。

:更换试管之间的末端,以免发生交叉污染,这点非常关键。如果从少于 30 µl 的 CUT&Tag DNA 开始,则加入无 DNA 酶水以补足使体积至 30 µl。

  1. 将以下组分添加到无菌 PCR 管或 PCR 板的单孔中。记录添加到每个 PCR 试管或孔的 CUT&Tag Index 5 引物和 CUT&Tag Index 7 引物。
     
    试剂 1 次 PCR 反应所需体积 (70 μl)
    CUT&Tag DNA(或任何标签化 DNA) 30 μl
    CUT&Tag PCR Master Mix 35 μl
    CUT&Tag Index 7 Primer for Illumina Systems (10 µM) 2.5 μl
    CUT&Tag Index 5 Primer for Illumina Systems (10 µM) 2.5 μl
  2. 通过上下抽吸彻底混合该反应,并快速离心以从管或板孔的侧面归集所有液体。
  3. 将管置于带热盖的热循环仪上,并使用以下 PCR 循环条件执行 PCR 扩增:
     
    a. 缺口填充 58°C,5 分钟
    b. 缺口填充延伸 72°C,5 分钟
    c. 初始变性 98°C,30 秒
    d. 变性 98°C,10 秒
    e. 退火和延伸 60°C,11 秒钟
      对于每个 CUT&Tag 反应介于 20,000 个与 100,000 个之间的细胞,重复步骤 d 和 e,共 13 个循环。  
      对于每个 CUT&Tag 反应的 20,000 个以及以下细胞,重复步骤 d 和 e,共 14-16 个循环。  
      注: 过多的 PCR 循环导致文库多样性较低和/或 NGS 读出序列重复率较高。  
    f. 终末延伸 72°C,1 分钟
    g. 保持 4°C
  4. 继续清除 PCR 扩增物(第五部分)。(安全停止)可选地,样品可以储存在 -20°C。

V. 清除 PCR 扩增物

在开始之前:

  • 如果使用 AMPure XP 珠,则让这些珠在使用前预热至室温至少 30 分钟。
  • 通过管倒置或上下抽吸来重悬 AMPure XP 珠或 SPRIselect 珠。
  • 对每份样品配制 400 μl 80% 乙醇。
  • 对每份样品配制大约 20 μl 10 mM Tris-HCl(pH 8.0-8.5)。

:请勿过度风干珠子。这可能会导致 DNA 靶标回收率较低。在磁珠看起来仍然光滑,但所有可见液体均已蒸发时,洗脱样品。如果珠子开始皲裂,则珠子太干。

:虽然针对组蛋白修饰生成的 CUT&Tag DNA 文库通常在 Bioanalyzer 或 TapeStation 系统分析时显示出较多信号,但对于非组蛋白(例如转录因子和辅因子)生成的文库往往在使用 Bioanalyzer 或 TapeStation 系统时具有非常弱的信号或甚至无可见信号,但仍然生成定位率高、可确定结合峰数目高和跨整个基因组信噪比可接受的 NGS 结果。因此,我们建议对来自转录因子和辅因子 CUT&Tag 反应中在 Bioanalyzer 或 TapeStation 系统分析时不显示信号的 DNA 文库制备物测序。

  1. 向来自第四部分中步骤 3 的 70 μl PCR 反应添加 70 μl (1.0X) 重悬的 AMPure XP 珠或 SPRIselect 珠。上下吹打至少 10 次来混匀。在最后的混合过程中,注意将所有液体排出吸头。
  2. 在实验台上,样品在室温下孵育至少 5 分钟。
  3. 将试管/平板放在相应磁力架上 5 分钟,以让磁珠与上清液分离。
  4. 小心清除和丢弃上清液。小心移除所有液体残留物,但勿扰动含 DNA 靶标的珠子。
  5. 将新鲜配制的 200 μl 80% 乙醇添加到处于磁力架中的管/板中。在室温下孵育 30 秒,随后小心清除和丢弃上清液。注意不要扰乱含有 DNA 靶标的磁珠。
  6. 重复步骤 5 一次,共进行两次洗涤。确保在第二次洗涤后清除所有可见的液体。
  7. 在将试管/平板放在磁力架上,且盖子保持打开时,让磁珠风干长达 5 分钟。
  8. :请勿过度风干珠子。这可能会导致 DNA 靶标回收率较低。在磁珠看起来仍然光滑,但所有可见液体均已蒸发时,洗脱样品。如果珠子开始皲裂,则珠子太干。

  9. 从磁力架上取下试管/平板。通过添加 17 μl 10 mM Tris-HCl(pH 8.0-8.5)/样品,从珠中洗脱 DNA 靶标。上下吹打 10 次以混匀。在室温孵育至少 2 分钟。
  10. 将试管/平板放在磁力架上,等待 5 分钟。将 15 μl 含 DNA 靶标的上清液小心地转移到一支新管。(安全停止)DNA 文库可储存在 -20°C 直至进一步使用为止。
  11. 测定文库 DNA 的浓度。
  12. :已扩增的 CUT&Tag DNA 文库的产量可能因所使用的 DNA 定量方法而异。如果使用 Nanodrop 或 QIAxpert 系统,组蛋白靶标的预期读数为 10-20 ng/μl,非组蛋白靶标的预期读数为 5-12 ng/µl。如果 Nanodrop 或 QIAxpert 系统的文库浓度低于 3 ng/µl,请在对样品进行测序之前参阅疑难解答指南。如果使用 Qubit 荧光定量系统或 Picogreen 检测法,组蛋白靶标的预期读数为 3-10 ng/μl,非组蛋白靶标的预期读数可能低于 1 ng/µl。

  13. 根据制造商的说明,使用 Agilent Bioanalyzer 或 TapeSatation 系统确定 CUT&Tag DNA 文库的大小分布。
  14. :虽然针对组蛋白修饰生成的 CUT&Tag DNA 文库通常在 Bioanalyzer 或 TapeStation 系统分析时显示出较多信号,但对于非组蛋白(例如转录因子和辅因子)生成的文库往往在使用 Bioanalyzer 或 TapeStation 系统时具有非常弱的信号或甚至无可见信号,但仍然生成定位率高、可确定结合峰数目高和跨整个基因组信噪比可接受的 NGS 结果。因此,我们建议对来自转录因子和辅因子 CUT&Tag 反应中在 Bioanalyzer 或 TapeStation 系统分析时不显示信号的 DNA 文库制备物测序。

  15. 使用 10mM Tris-HCl (pH 8.0-8.5) 调整纯化的最终文库样品的浓度,以进行高通量测序。请参阅 Illumina 测序手册,了解 NG-seq 所要求的最佳文库 DNA 浓度和体积。
  16. :通常,来自组蛋白靶标的 CUT&Tag DNA 文库j的浓度高于来自非组蛋白靶标的 DNA 文库。我们使用以下公式将文库浓度从 ng/μL 转换为 nM,然后将每个文库样品稀释至相同浓度 (nM) 旨在汇集:浓度(nM) = 1,000,000 X 浓度(ng/μL)/文库平均大小(bp)/660。对于 Bioanalyzer 或 TapeStation 系统不能识别文库平均大小的 CUT&Tag 文库,我们建议使用 900 bp 的大小有意汇集比正常产率文库更多的低产率文库。此外,我们还建议合并这类文库,它们将具有比 Bioanalyzer 或 TapeStation 系统上显示正常大小峰的文库多 5-10 倍的平坦信号。这确保读段数目在所有样品之间均匀分布。通常,文库汇集浓度 2 nM DNA 足以用于 NGS 目的,但总是欢迎更高浓度 。