開放染色質(zhì)定位檢測（ATAC-seq）

發(fā)稿時間：2019-03-27來源：天昊生物

1. 服務(wù)介紹

真核生物的染色質(zhì)通常情況下以核小體為單位進(jìn)行致密的折疊，不表現(xiàn)出轉(zhuǎn)錄活性，同時部分開放的染色質(zhì)區(qū)域作為特異性反式作用因子（如轉(zhuǎn)錄因子、酶等）和順式作用元件（如增強子、絕緣子等）與基因組DNA相互作用的活躍區(qū)域。這種由染色質(zhì)的開放程度定義的染色質(zhì)可接近性（Chromatin Accessibility）對細(xì)胞的基因的表達(dá)，DNA的復(fù)制和修復(fù)等生命活動產(chǎn)生重要的影響，并且時刻受到細(xì)胞的嚴(yán)格調(diào)控。因此檢測特定時空狀態(tài)下細(xì)胞染色質(zhì)的開放程度（從關(guān)閉狀態(tài)到半開放，從半開放到完全開放），是探索染色質(zhì)結(jié)構(gòu)重塑（Chromatin Remodeling）對生物的生長發(fā)育、疾病的發(fā)生發(fā)展影響的重要研究方向。

ATAC-seq（Assay for Transposase-Accessible Chromatin using sequencing）方法利用高靈敏度的轉(zhuǎn)座酶（Transposase，Tn5）在尋找染色質(zhì)上可接近位置的同時對染色質(zhì)DNA進(jìn)行片段化和接頭連接，進(jìn)而進(jìn)行高通量測序。細(xì)胞需求量在50000個左右，更適合數(shù)量有限的臨床和珍貴樣本，實驗操作上更方便快捷，是一種創(chuàng)新的單堿基分辨率的表觀遺傳學(xué)研究技術(shù)。目前該技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于揭示染色質(zhì)豐富的表觀調(diào)控信息、不同狀態(tài)下開放染色質(zhì)的變化，以及多種疾病中開放染色質(zhì)圖譜的繪制等，同樣適用于真核細(xì)胞重編程及單細(xì)胞染色質(zhì)開放性的研究，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域是重大疾病發(fā)病機(jī)制、藥物作用機(jī)制、新藥研發(fā)和生物標(biāo)志物等研究的重要利器。◆

2. 技術(shù)優(yōu)勢

• 低細(xì)胞量需求：細(xì)胞量需求少，適合數(shù)量有限的臨床和珍貴樣本。
•  高性價比：實驗耗時短，實驗安排靈活，僅需較少數(shù)據(jù)量獲得全基因組范圍內(nèi)有效調(diào)控信息。
• 全基因組覆蓋：全基因組范圍單堿基水平對染色質(zhì)開放區(qū)域進(jìn)行篩選與鑒定。
•  高精確率：精確捕獲開放染色質(zhì)區(qū)域，獲得調(diào)控序列信息，可同時對核小體信息進(jìn)行研究。

3. 技術(shù)參數(shù)

4. 技術(shù)路線及分析流程

5. 數(shù)據(jù)展示

ATAC-seq片段大小揭示核小體位置信息

轉(zhuǎn)錄起始位點為中心的上下游2kb區(qū)域信號分布

差異peak可視化信息

6. 應(yīng)用領(lǐng)域

開放性染色質(zhì)圖譜繪制

• The chromatin accessibility landscape of primary human cancers, 2018, Science.（泛癌種開放性染色質(zhì)圖譜，結(jié)合TCGA多組學(xué)數(shù)據(jù)）
• An atlas of chromatin accessibility in the adult human brain, 2018, Genome Reserch.（腦細(xì)胞中開放性染色質(zhì)圖譜）
• Comprehensive epigenetic landscape of rheumatoid arthritis fibroblast-like synoviocytes, 2018, Nature Communications.（RA中表觀多組學(xué)圖譜）

開放性染色質(zhì)動態(tài)變化

•  ATAC-Seq analysis reveals a widespread decrease of chromatin accessibility in age-related macular degeneration, 2018, Nature Communications.（黃斑變性染色質(zhì)開放性改變）
• Epigenetic and transcriptomic profiling of mammary gland development and tumor models disclose regulators of cell state plasticity, 2018, Cancer Cell.（乳房發(fā)育過程中表觀及轉(zhuǎn)錄組變化）

尋找轉(zhuǎn)錄因子及結(jié)合位點

• Analysis of chromatin accessibility uncovers TEAD1 as a regulator of migration in human glioblastoma, 2018, Nature Communications.（惡性膠質(zhì)瘤干細(xì)胞）
•  Nfib promotes metastasis through a widespread increase in chromatin accessibility, 2016, Cell.（小細(xì)胞肺癌轉(zhuǎn)移）

動植物ATAC-seq

•  Chromatin accessibility dynamics across C. elegans development and ageing, 2018, eLife.（線蟲發(fā)育和衰老過程中染色質(zhì)開放性改變）
•  Patterns of chromatin accessibility along the anterior-posterior axis in the early Drosophila embryo, 2018, PLoS Genetics.（果蠅胚胎早期染色質(zhì)開放性研究）
• The landscape of accessible chromatin in mammalian preimplantation embryos, 2016, Nature.（哺乳動物植入前胚胎開放性染色質(zhì)圖譜）
• Chromatin accessibility changes between Arabidopsis stem cells and mesophyll cells illuminate cell type-specific transcription factor networks, 2018, Plant Journal.（擬南芥干細(xì)胞和葉肉細(xì)胞染色質(zhì)可及性作用）
• Profiling of accessible chromatin regions across multiple plant species and cell types reveals common gene regulatory principles and new control modules, 2018, Plant Cell.（植物染色質(zhì)可及性圖譜揭示基因調(diào)控原則）
• Combining ATAC-seq with nuclei sorting for discovery of cis-regulatory regions in plant genomes, 2017, Nucleic Acids Research.（植物染色質(zhì)可及性檢測發(fā)現(xiàn)順式調(diào)控區(qū)域）