开放染色质定位检测（ATAC-seq）

发稿时间：2019-03-27来源：天昊生物

1. 服务介绍

真核生物的染色质通常情况下以核小体为单位进行致密的折叠，不表现出转录活性，同时部分开放的染色质区域作为特异性反式作用因子（如转录因子、酶等）和顺式作用元件（如增强子、绝缘子等）与基因组DNA相互作用的活跃区域。这种由染色质的开放程度定义的染色质可接近性（Chromatin Accessibility）对细胞的基因的表达，DNA的复制和修复等生命活动产生重要的影响，并且时刻受到细胞的严格调控。因此检测特定时空状态下细胞染色质的开放程度（从关闭状态到半开放，从半开放到完全开放），是探索染色质结构重塑（Chromatin Remodeling）对生物的生长发育、疾病的发生发展影响的重要研究方向。

ATAC-seq（Assay for Transposase-Accessible Chromatin using sequencing）方法利用高灵敏度的转座酶（Transposase，Tn5）在寻找染色质上可接近位置的同时对染色质DNA进行片段化和接头连接，进而进行高通量测序。细胞需求量在50000个左右，更适合数量有限的临床和珍贵样本，实验操作上更方便快捷，是一种创新的单碱基分辨率的表观遗传学研究技术。目前该技术已被广泛应用于揭示染色质丰富的表观调控信息、不同状态下开放染色质的变化，以及多种疾病中开放染色质图谱的绘制等，同样适用于真核细胞重编程及单细胞染色质开放性的研究，在医学领域是重大疾病发病机制、药物作用机制、新药研发和生物标志物等研究的重要利器。◆

2. 技术优势

• 低细胞量需求：细胞量需求少，适合数量有限的临床和珍贵样本。
•  高性价比：实验耗时短，实验安排灵活，仅需较少数据量获得全基因组范围内有效调控信息。
• 全基因组覆盖：全基因组范围单碱基水平对染色质开放区域进行筛选与鉴定。
•  高精确率：精确捕获开放染色质区域，获得调控序列信息，可同时对核小体信息进行研究。

3. 技术参数

4. 技术路线及分析流程

5. 数据展示

ATAC-seq片段大小揭示核小体位置信息

转录起始位点为中心的上下游2kb区域信号分布

差异peak可视化信息

6. 应用领域

开放性染色质图谱绘制

• The chromatin accessibility landscape of primary human cancers, 2018, Science.（泛癌种开放性染色质图谱，结合TCGA多组学数据）
• An atlas of chromatin accessibility in the adult human brain, 2018, Genome Reserch.（脑细胞中开放性染色质图谱）
• Comprehensive epigenetic landscape of rheumatoid arthritis fibroblast-like synoviocytes, 2018, Nature Communications.（RA中表观多组学图谱）

开放性染色质动态变化

•  ATAC-Seq analysis reveals a widespread decrease of chromatin accessibility in age-related macular degeneration, 2018, Nature Communications.（黄斑变性染色质开放性改变）
• Epigenetic and transcriptomic profiling of mammary gland development and tumor models disclose regulators of cell state plasticity, 2018, Cancer Cell.（乳房发育过程中表观及转录组变化）

寻找转录因子及结合位点

• Analysis of chromatin accessibility uncovers TEAD1 as a regulator of migration in human glioblastoma, 2018, Nature Communications.（恶性胶质瘤干细胞）
•  Nfib promotes metastasis through a widespread increase in chromatin accessibility, 2016, Cell.（小细胞肺癌转移）

动植物ATAC-seq

•  Chromatin accessibility dynamics across C. elegans development and ageing, 2018, eLife.（线虫发育和衰老过程中染色质开放性改变）
•  Patterns of chromatin accessibility along the anterior-posterior axis in the early Drosophila embryo, 2018, PLoS Genetics.（果蝇胚胎早期染色质开放性研究）
• The landscape of accessible chromatin in mammalian preimplantation embryos, 2016, Nature.（哺乳动物植入前胚胎开放性染色质图谱）
• Chromatin accessibility changes between Arabidopsis stem cells and mesophyll cells illuminate cell type-specific transcription factor networks, 2018, Plant Journal.（拟南芥干细胞和叶肉细胞染色质可及性作用）
• Profiling of accessible chromatin regions across multiple plant species and cell types reveals common gene regulatory principles and new control modules, 2018, Plant Cell.（植物染色质可及性图谱揭示基因调控原则）
• Combining ATAC-seq with nuclei sorting for discovery of cis-regulatory regions in plant genomes, 2017, Nucleic Acids Research.（植物染色质可及性检测发现顺式调控区域）