什么是ATAC-Seq？
染色质转座酶可及性测序分析（ATAC-Seq）是确定全基因组范围内的染色质可及性的常用方法。ATAC-Seq可以对开放的染色质区域进行测序，并以此来帮助您了解染色质包装和其他因素如何影响基因的表达。
ATAC-Seq方法不需要事先了解调控元件，是一种功能强大的表观遗传学发现工具。该方法现已用于更好地了解复杂疾病、胚胎发育、T细胞激活和癌症中的染色质可及性、转录因子结合和基因调控。1,2ATAC-Seq可以在大量细胞或单个细胞上以高分辨率进行。
ATAC-Seq的应用
利用ATAC-Seq进行染色质可及性分析有助于深入了解基因组的调控环境。其常用应用包括：
- 核小体定位
- 转录因子结合分析
- 新型增强子的鉴定
- 探索与疾病有关的调控机制
- 细胞类型特异性调控分析
- 进化研究
- 比较表观基因组学
- 生物标记的发现
此外，ATAC-Seq还可以与RNA测序等其他方法相结合，作为多组学方法来研究基因的表达。3后续的实验通常包括ChIP-Seq、Methyl-Seq或Hi-C-Seq，可以进一步表征表观遗传调控的形式。
您可以使用ATAC-Seq来研究复杂或稀有组织中的表观遗传变化，以及细胞群中的表观基因组谱图，这些内容以前在全基因组水平上是无法观察到的。
ATAC-Seq的工作原理是什么？
进行ATAC-Seq时，基因组DNA会暴露在高活性转座酶Tn5中。Tn5会优先插入到开放染色质位点，使DNA片段化，并同时添加测序引物（该过程名为酶法片段化）。测序的DNA即代表开放的染色质，我们即可通过数据分析深入了解基因调控。
ATAC-Seq实验方案
我们推荐使用以下ATAC-Seq实验方案：Buenrostro J, Wu B, Chang H, Greenleaf W. ATAC-seq: a method for assaying chromatin accessibility genome-wide.Curr Protoc Mol Biol.2015;109:21.29.1-21.29-9.请注意，TDE1酶和缓冲液试剂盒现在可单独从Illumina购得（货号为20034197和20034198）。实验方案中的所有其他步骤（包括酶和缓冲液的浓度）均保持不变。
查看实验方案
单细胞ATAC-Seq
单细胞ATAC-Seq方法将单细胞的分离和加标签，以及Tn5酶法片段化结合到了一起。Tn5转座酶会使用测序接头来标记开放的染色质区域。然后，标记好的DNA片段会继续进行纯化、扩增和测序。
深入了解单细胞测序
推荐的ATAC-Seq覆盖度
根据研究目标的不同，ATAC-Seq所需的最低测序覆盖度也会有所差异。此处的表格提供了一些针对常见应用的建议。
对于ATAC-Seq，我们建议使用双端read。与单端测序相比，双端read提供：
- 更高的唯一比对率
- 去除PCR重复
- 关于可检测序列的更完整的信息
- 能够按无核小体、单核小体或双核小体对read进行分类
| 研究目标 | 推荐的测序深度 |
|---|---|
| 鉴别人类样本的开放染色质差异 | ≥ 50 M的双端read |
| 进行转录因子足迹分析来构建基因调控网络 | ＞200 M的双端read |
| 单细胞分析 | 每个细胞核/细胞25–50 K双端read |
由于各个实验的需求可能会有所不同，我们强烈建议您查阅科学文献来确定适合您项目的覆盖度。
Single-Cell ATAC-Seq of A. thaliana
Join Dr. Josh Cuperus, Steve Hoffman, PhD, and Adriana Suarez, PhD as they discuss single-cell ATAC-Seq of Arabidopsis thaliana roots to understand chromatin accessibility. They examine the regulatory landscape and provide an analytical framework to infer the regulatory networks that govern plant development.
View Webinar特色ATAC-Seq文献
Buenrostro JD, Giresi PG, Zaba LC, et al.Transposition of native chromatin for fast and sensitive epigenomic profiling of open chromatin, DNA-binding proteins and nucleosome position.
Nat Methods.2013;10(12):1213-1218.
Klein HU, McCabe C, Gjoneska E, et al.Epigenome-wide study uncovers large-scale changes in histone acetylation driven by tau pathology in aging and Alzheimer’s human brains.
Nat Neurosci.2019;22(1):37-46.
Lau CM, Adams NM, Geary CD, et al.Epigenetic control of innate and adaptive immune memory.
Nat Immunol.2018;19(9):963-972.
Cusanovich DA, Daza R, Ade A, et al.Multiplex single-cell profiling of chromatin accessibility by combinatorial cellular indexing.
Science.2015;348(6237):910-914.
Buenrostro JD, Wu B, Litzenburger UM, et al.Single-cell chromatin accessibility reveals principles of regulatory variation.
Nature.2015;523(7561):486-490.
Lareau CA, Duarte FM, Chew JG, et al.Droplet-based combinatorial indexing for massive-scale single-cell chromatin accessibility.
Nat Biotechnol.2019;37(8):916-924.
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Tagment DNA TDE1 Enzyme and Buffer Kits
Use these components in ATAC-Seq experiments to analyze chromatin accessibility.
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ATAC-seq工作流程
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参考文献
- Cusanovich DA, Reddington JP, Garfield DA, et al.The cis-regulatory dynamics of embryonic development at single-cell resolution.Nature.2018; 555:538-542.13.
- Gate RE, Cheng CS, Aiden AP, et al.Genetic determinants of co-accessible chromatin regions in activated T-cells across humans.Nat Genet.2018; 50:1140-1150.
- Cao J, Cusanovich DA, Ramani V, et al.Joint profiling of chromatin accessibility and gene expression in thousands of single cells.Science.2018;361:1380-1385.