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用于染色质可及性分析的ATAC-Seq

什么是ATAC-Seq

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

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实验方案

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。

Greenleaf博士及其团队开发了ATAC-Seq
利用ATAC-Seq研究染色质

了解Greenleaf博士和他的团队是如何开发ATAC-Seq的,以及为什么他相信这种方法有一天可能会为癌症和自身免疫性疾病的发展和治疗提供新的见解。

阅读访谈录

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
ATAC-Seq的工作原理是什么
单细胞ATAC-Seq

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
深入了解双端测序

 

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。

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.

特色产品

ATAC-seq工作流程

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参考文献

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.