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CUT&Tag（Cleavage Under Targets and Tagmentation）【1】是一种研究蛋白质-DNA 相互作用的新技术。与传统的染色质免疫沉淀（Chromatin Immunoprecipitation, ChIP）相比，CUT&Tag 具有信噪比高、可重复性好、实验周期短（1 天实现从细胞到文库构建）、细胞投入量低等显著优势。该方法一经问世，便受到广大科研工作者的青睐。在过去的一年时间里，科研工作者在动物、植物细胞中成功应用 CUT&Tag 的成果已经在线发表。2020 年 1 月 13 日，北京大学系统生物医学研究所尹玉新课题组在国际免疫学领域顶级期刊 Nature immunology 发表了题为 The phosphatase PAC1 acts as a T cell suppressor and attenuates host antitumor immunity 的研究论文，研究人员初时使用 ChIP-Seq实验时无法得到正常的结果，通过尝试，最终利用 CUT&Tag 技术（Vazyme #S603）成功获得了 N

2021 年 8 月 25 日，北京医疗保障局公布，将基因甲基化检测纳入甲类医保服务项目及甲类工伤保险项目；同样在 9 月 24日，多款基因甲基化检测产品被纳入海南医保价格目录。图 1 .北京市和海南省医保局发布新增医疗项目表（部分） 许多研究表明，肿瘤与一系列基因和表观遗传的异常改变有关。细胞生长和分裂过程中涉及到的关键通路发生了基因突变或表观遗传改变，就可能会诱导肿瘤的发生。在肿瘤细胞 DNA 中发生的分子变化如突变、易位和甲基化等，在循环肿瘤 DNA（circulating tumor DNA，ctDNA）中也能反映出来。同时，DNA 甲基化与癌症中许多基因的表达沉默有关，在肿瘤基因组中发现了许多异常的甲基化改变。所以，分子诊断技术可根据表观遗传学原理，检测肿瘤抑制基因的甲基化程度来评价肿瘤发生的危险性。1. ctDNA 检测技术的生物学基础循环肿瘤 DNA（circulating tumor DNA，ctDNA），属于血液循环游离 DNA（cell-free DNA，cfDNA）的一种，作为近年来肿瘤领域检测的研究重点，在肿瘤无创前期早筛中具有重要应用价值。图 2. ctDNA

CUT&Tag 技术原理及应用CUT&Tag（Cleavage Under Targets and Tagmentation）是替换传统的 ChIP-Seq 用以研究蛋白质-基因组互作的新技术，与后者相比，它具有信噪比高、可重复性好、实验周期短（1 天实现从细胞到文库构建）、细胞投入量低等显著优势，尤其适用于早期胚胎发育、干细胞、肿瘤以及表观遗传学等研究领域。 图 1. CUT&Tag 实验原理 CUT&Tag 技术的实验流程简单，可一步实现 DNA 的片段化和接头连接，仅需 9h 即可实现从细胞到二代测序文库的转化。实验流程主要包括：①收集细胞；②分别孵育一抗和二抗；③孵育 pA/pG-Tn5 转座子（Hyperactive pA/pG-Tn5 Transposon）；④激活转座子，进行 DNA 片段化；⑤DNA 提取；⑥文库扩增与纯化。1. 细胞起始量低投入不同起始量的 HEK293 细胞（ 100 或 10,000 个细胞），按照 Vazyme #TD901 说明书推荐的反应体系进行 CUT&Tag 实验；其中，pG-Tn5 转座子使用的终

CUT&Tag（Cleavage Under Targets and Tagmentation）是蛋白-DNA 互作的一大革新技术，它不需要使用甲醛交联以及免疫共沉淀，而是通过针对靶蛋白（如转录因子、染色质重塑蛋白）的抗体和 Protein A/G 的介导，使得与 Protein A/G 融合的 Tn5 酶(Tagmentase)在切割 DNA 片段的同时在序列两端加上测序接头，经 PCR 扩增后即可形成用于高通量测序的文库（见图 1 ）。CUT &Tag 技术具有细胞投入量低、信噪比高、实验周期短（ 1 天实现从细胞到文库构建）、可重复性好等显著优势，尤其适用于早期胚胎发育、干细胞、肿瘤以及表观遗传学等研究领域。 图 1. CUT&Tag 原理图 由于 CUT&Tag 主要是针对极低细胞起始量进行实验，因此对核心酶原料有着极高的要求。CUT&Tag 技术的核心原料酶是 Hyperactive PA/PG-Tn5 Transposase ，它具有高活性，对微量 DNA 有高灵敏度和高亲和力，能有效抓取数十个细胞中的有限结合位点等特点。 Hyper

1. CUT&Tag 适用于什么物种？如果需要做植物 CUT&Tag ，需要怎么操作？ CUT&Tag 适用于哺乳动物细胞的蛋白-DNA 互作研究，酵母、植物等细胞需要经过(破除细胞壁或者提取细胞核)来进行实验。CUT&Tag 在哺乳动物细胞系上的应用比较成熟，动物组织经过处理得到悬浮单个细胞同样可以进行实验。植物进行 CUT&Tag 操作可以参照 Low-input chromatin profiling in Arabidopsis endosperm using CUT&RUN (PMID:30719569) 的前端处理。 2. CUT&Tag 技术公布的 Protocol 适用于活细胞，对细胞状态有要求吗？那么经过 PFA 交联过的细胞可以使用吗？CUT&Tag 在活细胞上确实成功率比较高，在准备细胞时需要保证细胞处于高细胞活性状态，若细胞活性不佳，胞内蛋白质与核酸相互作用的状态会发生改变，对于死亡的细胞，目的蛋白有可能从染色质上脱落，进而影响实验数据。在准备细胞样本时使用台盼蓝进行细胞活性的检测，建议细胞活力大于

蛋白质与 DNA 互作是基因转录调控的关键，也是启动基因转录的前提。蛋白质与 DNA 互作主要包括组蛋白、转录因子、DNA 甲基化酶和染色质重塑复合物等。为了研究蛋白质-DNA 互作，科学家发明了很多方法：凝胶阻滞、DNaseⅠ足迹实验、甲基化干扰、体内足迹、酵母杂交、ChIP-Seq 等。其中 ChIP-Seq 可以真实、完整地反映结合在 DNA 序列上的靶蛋白，是目前研究蛋白质-DNA 互作的经典方法。但该技术需要大量细胞，且步骤繁琐，耗时较长，因此，研究者不断在寻找新的替代方法。 2019 年 4 月 Thomas G Fazzio 教授等发表在 Cell 期刊的 uliCUT&RUN 技术，将蛋白质-DNA 互作研究升级到单细胞水平。近几个月来，又相继有文章报道了 CUT&Tag 等技术，进一步优化了蛋白质-DNA 互作研究方法，本文将对系列方法一并总结介绍。1.蛋白质-DNA 互作新技术发展历程 1997 年Orlando等研发出ChIP[1]，主要用于研究转录因子与 DNA 结合位点的序列信息。 2009 年 Dominic Schmidt 等将 ChIP

  Western Blot实验可以说是生物专业最基础的实验了，然而，虽然WB实验天天做，但是正常高清的结果图并不是你想有就能有。  WB 实验出现最多问题的，应该就是各种背景问题了。  你想一下，好不容易实验过五关斩六将做到最后一步，扫描结果出了，是这样的：   为什么明明跑出了想要的趋势，但就是背景脏?怎么让自己的条带不因脏脏的背景而毁了呢?  这里要清楚一点，背景脏不一定是因为仪器不干净造成的，也有可能是蛋白降解或者整个实验过程中条件不合适造成的，有可能是以下的环节出了问题：  1、实验准备  提取蛋白所需的研磨器材，以及制胶的玻璃板、梳子要清洗干净;  若长期不使用，建议器材在实验前再行清洗一次以杜绝相应的污染。  2、提取蛋白  选择合适的蛋白裂解液，充分去除一些干扰因素，比如核酸，多糖，脂类等;  建议蛋白在测量浓度后变性分装保存，避免反复冻融使蛋白发生降解;  注意 Loading buffer 在保质期内，蛋白加入 Loading buffer 后充分混匀，再煮沸变性。  3、制胶   玻璃板夹紧之后，有些人习惯性加水试一下是否漏胶，建议用蒸馏水而不是自来水测试，测

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Buffer 配方1.0 mol/L Tris•HCl（pH 6.8）溶解后，用浓盐酸调 pH 至 6.8，最后用超纯水定容至 250 mL，高温灭菌后室温下保存。1.5 mol/L Tris•HCl（pH 8.8）溶解后，用浓盐酸调 pH 至 8.8，最后用超纯水定容至 250mL，高温灭菌后室温下保存。10% SDS取 SDS 10g，加蒸馏水至 100 mL， 50 ℃ 水浴下溶解，室温保存。如在长期保存中出现沉淀，水浴溶化后，仍可使用。10% 过硫酸胺（APS）取过硫酸胺 0.1 g ，加超纯水1.0 mL 溶解后，4 ℃ 保存，保存时间为 1 周。（-20 ℃长期保存） 30% 丙烯酰胺溶于总体积为 50 mL 的水中，定容至 100 mL。室温保存于棕色瓶。10× PBS（2L）NaOH 调 pH 值至 7.4，定容至 2 L。保存于室温。还原型 5×SDS 上样缓冲液混匀后，分装于 1.5 mL 离心管中，4 ℃ 可保存数周，-20 ℃ 可长期保存。电泳液缓冲液加蒸馏水溶解定容至 1000 mL 室温保存，1 次溶液可重复使用 3～5 次。转移缓冲液1X 电转液：加蒸馏水

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免疫印迹(Western blot)简介和原理免疫印迹用于鉴定能够与特异性抗体相互作用的大分子抗原（一般为蛋白质）并测定抗原的大小。蛋白质首先通过 SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳分离，再通过电泳转移到固相支持物上，固相支持物包括硝酸纤维素膜，聚偏乙烯二氟（PVDF）膜和阳离子尼龙膜等。首先把膜上未反应的位点封闭起来以抑制抗体的非特异性吸附，这样固定的蛋白即可与特异性的多克隆或单克隆抗体相互作用。最后通过放射，生色或化学发光的方法进行定位。实验常规试剂1.0 mol/L Tris•HCl（pH6.8）1.5 mol/L Tris•HCl（pH8.8）10% SDS10% 过硫酸胺（APS）还原型 5XSDS 上样缓冲液10X 电泳液缓冲液10X 转膜缓冲液1X 转膜缓冲液10XTBS 缓冲液1XTBST 缓冲液封闭缓冲液: 1X TBST含5% w/v 脱脂牛奶或者 1X TBST 含 2%-5% 的牛血清白蛋白(BSA)。操作步骤 根据待测蛋白分子量大小确定凝胶（分离胶）浓度制胶上样使用适当的裂解液以及裂解方法裂解贴壁细胞、悬浮细胞或者组织样品。跑胶：浓缩胶推荐用 80 伏电压，待样品进入

样本准备蛋白提取所需仪器：匀浆器、RIPA 裂解液、PMSF（蛋白酶抑制剂）、磷酸酶抑制剂、剪刀、镊子，消毒酒精棉、PBS、移液器、离心机。裂解液配制——RIPA 裂解液：PMSF=100：1。1） 组织处理：首先用酒精棉消毒剪刀和镊子，取适量的组织于匀浆器中，用剪刀剪碎加适量的裂解液冰水中匀浆 1-4 min。匀浆结束后吸取溶液于 EP 管中保存备用。（含血液较多的组织可先用 PBS 清洗后再匀浆）2） 细胞处理：A、 贴壁细胞处理：去掉培养基用 PBS 清洗后加入适量的裂解液裂解细胞，用移液器适当吹打使细胞脱落，大瓶贴壁细胞可以先用胰酶洗脱下来后再裂解，裂解方法仿照悬浮细胞处理。B、 悬浮细胞的处理：先将悬浮细胞置于 EP 管中 3000 rpm 离心 5 min 去掉上清培养基，每 20 μL 体系细胞加 100 μL 裂解液反复吹打至细胞完全破碎。处理好的样品 12000 rpm 离心 5 min，取上清即为提取的蛋白。置于 4 ℃ 可保存一周，-20℃ 可保存约 2 个月，-80 ℃ 可保存半年。 蛋白浓度的测定：酶标板，酶标仪、离心机、1 mg/mL BSA 蛋白标准液、B

帕金森病（PD）患者基底神经节（BG）多巴胺能细胞进行性丢失，伴有严重的睡眠障碍，包括白天过度嗜睡等。背侧纹状体作为 BG 的主要信息入口，整合谷氨酸、多巴胺、腺苷等睡眠觉醒相关的神经递质及调质的信息，提示其可能调控睡眠觉醒行为。 2022 年 1 月 11 日，复旦大学黄志力课题组发现背侧纹状体多巴胺 D1 受体（Dopamine D1 receptor，D1R）阳性神经元参与觉醒的启动和维持。相关研究成果以《纹状体多巴胺 D1 受体阳性神经元促进小鼠觉醒》（Striatal neurons expressing dopamine D1 receptor promote wakefulness in mice）为题，在线发表于 Current Biology。 研究团队利用光遗传学、化学遗传学、光纤钙信号测定神经元活性和脑电/肌电记录等方法研究了背侧纹状体 D1R 神经元调控睡眠觉醒的作用及神经环路。结果发现光遗传学激活背侧纹状体 D1R 神经元诱导小鼠从非快眼动 (non-rapid eye movement，NREM) 睡眠到觉醒的快速转变，而抑制纹状体 D1R 神经元活性，显

巨噬细胞是机体抗感染免疫系统的重要组成部分。巨噬细胞的免疫功能受到细胞内外代谢物改变的影响。一直以来，精氨酸代谢被认为是调节巨噬细胞极化和炎症反应的重要代谢调节因素。在机体中，精氨酸属于尿素循环代谢途径的中间代谢物之一。 清华大学生命学院江鹏课题组近期的一项研究揭示了尿素循环的异常改变显著影响了肿瘤细胞的氨代谢和多胺的生物合成能力（Li et al. 2019, Nature）。与肿瘤细胞不同，研究人员发现，骨髓来源的巨噬细胞 CPS1 的表达极其微弱，意味着尿素循环在巨噬细胞中可能具有不同代谢机制和功能。 2022 年 1 月 10 日，该课题组在 Molecular Cell 杂志上以 Article 的形式发表了题为「ASS1 对瓜氨酸的消耗是促炎症巨噬细胞激活和免疫反应所必需的（Citrulline depletion by ASS1 is required for proinflammatory macrophage activation and immune responses）」的研究论文。在本项研究工作中，研究人员揭示了尿素循环代谢酶 ASS1 及其底物瓜氨酸在先天免疫

导读 西地那非，又称伟哥，其通过阻断调节血管平滑肌细胞收缩的酶而起作用。通常用于治疗恢复期肺动脉高压，也广泛用于治疗勃起功能障碍，之前还有研究表明伟哥可能对阿尔兹海默症的防治具有潜在的作用。但西地那非的副作用仍然不可忽视。 有研究发现，使用伟哥或其他环核苷酸磷酸二酯酶 5（PDE5）抑制剂与男性主动脉夹层形成有关，但其中内在机制尚不清楚。 健康主动脉壁的中层由收缩平滑肌细胞（SMC）和弹性蛋白纤维组成，共同维持主动脉的弹性特征。主动脉瘤（Aortic Aneurysm, AA）是由于内侧滑膜失活和弹性基质退化而引起的进行性退变，最终导致主动脉永久性扩张，直至主动脉破裂。现有证据表明 SMC 收缩功能障碍与动脉瘤发育有关。 2022 年 1 月 5 日，来自罗切斯特大学的研究团队在 Journal of the American Heart Association（JAHA）发表了题为 Sildenafil (Viagra) Aggravates the Development of Experimental Abdominal Aortic Aneurysm 的文章，主要探讨了西地那非

导读 随着生活水平和医疗条件的提升，人类现在的寿命比历史上任何时候都要长，但要享受这些额外的岁月，我们需要保持健康、灵活和独立。然而，随着年龄的增长，我们的肌肉不可避免地会失去质量和力量。这种与年龄有关的肌肉损失使得许多老年人失去了自主生活能力，需要依靠家人或医疗保健系统来提供日常支持。 几十年来，一系列研究工作确立了卡路里限制（Calorie Rrestriction, CR）可作为抗衰老干预的主要范式，能够阻止与年龄相关的疾病发生，并延长寿命。通过深入了解其基本机制，发现卡路里限制通过抑制以 mTORC1 为中心的营养感知通路的活动，减轻蛋白质合成负担。mTORC1 抑制剂雷帕霉素（Rapamycin, RM）也在多项研究中被证实可通过调节 mTOR 信号通路从而达到延缓衰老的效果，但这两种方式对肌肉的影响及内在机理仍然是不清晰的。 近日，来自瑞士巴塞尔大学生物中心的研究团队在 Nature Communications 发表了题为 Distinct and additive effects of calorie restriction and rapamycin in aging

1990 年，人类基因组计划正式启动。这项计划旨在揭开组成人体 2.5 万个基因的 30 亿个碱基对序列，绘制出人类基因图谱。2003 年，科学家宣布人类基因组计划的测序工作已经完成。 事实上，这一说法并不准确。确切地说，人类基因图谱仅涵盖基因组的常染色质部分，而重要的异染色质区域尚未完成，还有大约 8% 的基因组尚未被测序，这些缺失的区域中包含很多高度重复的序列。 2022 年伊始，Nature 杂志对「可能在未来一年对科学产生影响」的 7 项技术进行了展望。其中，完整版人类基因组位居 7 大技术展望之首。 北京时间 2022 年 4 月 1 日凌晨，加州大学圣克鲁兹分校 Karen Miga 教授和国家人类基因组研究所（NHGRI）的 Adam M. Phillippy 领导的百人国际研究团队——端粒到端粒（T2T）联盟，首次破译了完整的人类基因组，提供了完整的 30.55 亿碱基对序列。在生命的遗传图谱中，看到了以前从未读过的章节。 这一系列研究成果以六篇论文的形式发表在 Science 期刊，另外还有十几篇相关论文发表在其他多个期刊当中。 6 篇 Science 论文如下新的参

科研界有几大「神药」——阿司匹林、二甲双胍、姜黄素。其中，二甲双胍以其多种神奇功效，成为当之无愧的「顶流」之一。它既能降血糖、治肥胖，也能抗衰老、防癌症、保护心血管，每隔一段时间就会有新作用被研究人员发现。 自 1957 年，二甲双胍在英国最早被批准应用于临床治疗，如今已被用于治疗糖尿病 60 余年，是治疗糖尿病的一线药物。然而，「是药三分毒」，即便是被称为「神药」的二甲双胍，也存在部分副作用，如胃肠道不良反应，影响维生素 B12 吸收等。 如今，糖尿病越来越多地发生在育龄人群当中，对于计划怀孕或者已怀孕的女性糖尿病患者，临床上不推荐使用二甲双胍，但可以通过胰岛素来维持正常水平，从而降低胎儿致畸的风险。但关于糖尿病药物是否会影响男性的生殖健康及后代的出生缺陷，目前尚无相关研究证据。 2022 年 3 月 28 日，来自南丹麦大学和斯坦福大学的研究人员在 Annals of Internal Medicine《内科学年鉴》（IF = 25.391）上发表了一篇研究论文。通过一项大型队列研究，研究人员发现，在精子发育期间服用二甲双胍的男性所生的婴儿患出生缺陷的风险增加，特别是男孩的生殖器缺