染色质免疫共沉淀（Chromatin Immunoprecipitation，ChIP）是在体内环境中研究蛋白质与DNA相互作用的经典实验方法，广泛应用于组蛋白修饰、特定转录因子的基因调控作用等相关领域。随着新一代测序技术的发展和成熟，染色质免疫沉淀实验与高通量测序的整合——ChIP-seq，可在全基因组范围对蛋白结合位点进行高效而准确的筛选与鉴定，同时也为研究的深入开展打下基础。
       采用特异性抗体对目的蛋白进行免疫沉淀后，分离与其结合的基因组DNA片段，再通过高通量测序与数据分析，在全基因组范围内寻找目的蛋白的DNA结合位点，并且可以基于多个样品进行差异比较。

1、实验方案
      测序策略：Illumina NextSeq 500  SE50
      数据量：20M clean reads

2、数据分析
2.1 标准信息分析
（1）与参考序列比对
（2）Peak分析
（3）Peak在基因功能元件上的分布
（4）Peak相关基因分析
（5）Peak相关基因的GO功能显著性富集分析
（6）Peak相关基因的Pathway功能显著性富集分析
（7）鉴定样品间差异Peak
（8）样品间差异Peak的基因功能元件分布
（9）样品间差异Peak相关基因分析
（10）样品间差异Peak相关基因的GO功能显著性富集分析
（11）样品间差异Peak相关基因的Pathway功能显著性富集分析
（12）motif结构域预测

3、技术流程


4、案例分析
       案例（1）FOXO转录因子作用位点特征
       FOXO转录因子（FOXO）是控制物种寿命的中心调控因子，但是FOXO执行特定的细胞功能，包括成人干细胞内稳和免疫功能。FOXO直接作用的靶点已经在若干物种和细胞类型中鉴定得到。用meta分析从组织到生物体，以及哺乳动物，秀丽线虫和果蝇的FOXO靶向位点的数据。结果表明，FOXO作用的特定细胞是与细胞特定功能的相关的。而且FOXO在脊椎动物和无脊椎动物中存在相同保守区域的作用位点。这些与生物生长，新陈代谢，抗压力，蛋白质平衡相关的保守区域的结合位点表明，这些生物可能拥有同一个祖先。

图1 FOXO转录因子结合组织特异性的共同靶点
 

图2  FOXO转录因子结合靶点维恩图和保守性分析

       案例（2） 肝受体X和PPARG在癌细胞增殖不同调控机制的定义
       肝受体X（LXRs，NR1H2，NR1H3）和PPAGR在HT29大肠癌细胞的信号进行全面的，全基因组的以及各个发展阶段的调控。PPAGR能够产生快速的短期的回应，并且对相应的基因进行活化。相对应的，肝受体X产生长期持久的激活功能，抑制基因活化，提供了LXR和PPARG活化来调控癌症细胞的生长代谢的过程图，为癌症靶点治疗指明了方向。

图1 LXRs和PPARG的全基因组范围的结合情况

参考文献
[1] Webb et al. Characterization of the direct targets of FOXO transcription factors throughout evolution. Aging Cell, 2016.
[2] Savic et al. Distinct gene regulatory programs define the inhibitory effects of liver X receptors and PPARG on cancer cell proliferation. Genome Medicine, 2016.