微球菌核酸酶(Micrococcal Nuclease, MNase)，也被稱為Micrococcal Endonuclease或S7 Nuclease，是一種來源于金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的DNA 和 RNA 核酸內(nèi)切酶。MNase酶在pH7-10和Ca²⁺的條件下可降解單鏈、雙鏈、線狀、環(huán)狀等多種形式的DNA或RNA的5'磷酸鍵，并產(chǎn)生3'磷酸末端的單核苷酸和寡核苷酸，常用于染色質(zhì)免疫沉淀實(shí)驗(yàn)中的染色質(zhì)片段化！

圖1. Micrococcal Nuclease作用原理^[1]

在染色質(zhì)免疫沉淀實(shí)驗(yàn)中，MNase酶能夠特異性消化核小體間連接區(qū)域的裸露DNA，而核小體核心顆粒中的DNA因受組蛋白的保護(hù)，可抵抗酶解作用，從而能完整保留與目標(biāo)蛋白結(jié)合的DNA片段。相較于傳統(tǒng)的超聲波片段化方法（隨機(jī)打斷染色質(zhì)，易損傷蛋白-DNA復(fù)合物），MNase酶切法具有高特異性與溫和的酶切特性，能顯著提升目標(biāo)DNA的富集效率與實(shí)驗(yàn)分辨率（圖2）。

圖2. MNase酶切割效果^[2]

目前廣泛應(yīng)用的Ultra-Low-Input Micrococcal Nuclease-based Native ChIP (ULI-NChIP)^[3] 是一種適用于極低細(xì)胞投入量的ChIP-seq新技術(shù)，該技術(shù)便是利用MNase酶解替代傳統(tǒng)的超聲法進(jìn)行染色質(zhì)的片段化。ULI-NchIP適用于微量實(shí)驗(yàn)材料, 可以從10³ 個細(xì)胞起始構(gòu)建高質(zhì)量測序文庫, 適用于組蛋白修飾情況研究。

圖3. ULI-NchIP-seq實(shí)驗(yàn)流程圖^[4]

圖4. DNA底物切除能力

將不同批次的10000 U Micrococcal Nuclease分別與相應(yīng)的底物蛋白在37℃孵育16 h，瓊脂糖凝膠電泳檢測結(jié)果表明，翌圣Micrococcal Nuclease無蛋白酶殘留。這一特性有效避免了因蛋白酶殘留導(dǎo)致的蛋白質(zhì)非特異性降解，確保實(shí)驗(yàn)中核酸與蛋白質(zhì)互作研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖5. 蛋白酶檢測

對不同批次的Micrococcal Nuclease進(jìn)行E. coli gDNA殘留檢測，結(jié)果顯示翌圣Micrococcal Nuclease宿主基因組DNA殘留低于1 copy/2000 U。

圖6. E. coli g DNA殘留檢測

參考文獻(xiàn)

[1] Alexander M, Heppel LA, Hurwitz J. The purification and properties of micrococcal nuclease. Journal of Biological Chemistry. 1961;236:3014-3019

[2] Furey,Terrence S . ChIP-seq and beyond: new and improved methodologies to detect and characterize protein-DNA interactions.[J]. Nature Reviews Genetics, 2012, 13(12):840-52.

[3] Brind'Amour J, Liu S, Hudson M, Chen C, Karimi MM, Lorincz MC. An ultra-low-input native ChIP-seq protocol for genome-wide profiling of rare cell populations. Nat Commun. 2015 Jan 21;6:6033. doi: 10.1038/ncomms7033. PMID: 25607992.

[4] 王泓力,焦雨鈴.染色質(zhì)免疫共沉淀實(shí)驗(yàn)方法[J].植物學(xué)報, 2020, 55(4):6.DOI:10.11983/CBB20076.