微球菌核酸酶（MNase），告别超声损伤，精准实现染色质片段化

微球菌核酸酶(Micrococcal Nuclease, MNase)，也被称为Micrococcal Endonuclease或S7 Nuclease，是一种来源于金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的DNA 和 RNA 核酸内切酶。MNase酶在pH7-10和Ca²⁺的条件下可降解单链、双链、线状、环状等多种形式的DNA或RNA的5'磷酸键，并产生3'磷酸末端的单核苷酸和寡核苷酸，常用于染色质免疫沉淀实验中的染色质片段化！

图1. Micrococcal Nuclease作用原理^[1]

在染色质免疫沉淀实验中，MNase酶能够特异性消化核小体间连接区域的裸露DNA，而核小体核心颗粒中的DNA因受组蛋白的保护，可抵抗酶解作用，从而能完整保留与目标蛋白结合的DNA片段。相较于传统的超声波片段化方法（随机打断染色质，易损伤蛋白-DNA复合物），MNase酶切法具有高特异性与温和的酶切特性，能显著提升目标DNA的富集效率与实验分辨率（图2）。

图2. MNase酶切割效果^[2]

目前广泛应用的Ultra-Low-Input Micrococcal Nuclease-based Native ChIP (ULI-NChIP)^[3] 是一种适用于极低细胞投入量的ChIP-seq新技术，该技术便是利用MNase酶解替代传统的超声法进行染色质的片段化。ULI-NchIP适用于微量实验材料, 可以从10³ 个细胞起始构建高质量测序文库, 适用于组蛋白修饰情况研究。

图3. ULI-NchIP-seq实验流程图^[4]

图4. DNA底物切除能力

将不同批次的10000 U Micrococcal Nuclease分别与相应的底物蛋白在37℃孵育16 h，琼脂糖凝胶电泳检测结果表明，翌圣Micrococcal Nuclease无蛋白酶残留。这一特性有效避免了因蛋白酶残留导致的蛋白质非特异性降解，确保实验中核酸与蛋白质互作研究结果的准确性。

图5. 蛋白酶检测

对不同批次的Micrococcal Nuclease进行E. coli gDNA残留检测，结果显示翌圣Micrococcal Nuclease宿主基因组DNA残留低于1 copy/2000 U。

图6. E. coli g DNA残留检测

参考文献

[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,焦雨铃.染色质免疫共沉淀实验方法[J].植物学报, 2020, 55(4):6.DOI:10.11983/CBB20076.