ATAC-Seq 實驗操作指南---03 ATAC-seq 案例分析

ATAC-seq與RNA-seq聯(lián)合分析，可以獲得生物體的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制。通過ATAC-seq獲得細胞在某一特定時空俠染色質(zhì)展開區(qū)域的信息，可用于檢測在該條件下發(fā)生轉(zhuǎn)錄的基因及順式作用元件。通過RNA-seq技術(shù)可獲得細胞在該特定時空下所有轉(zhuǎn)錄本信息。將兩者數(shù)據(jù)相整合，則可以推斷相關(guān)基因上游的順式調(diào)控序列，宏觀分析細胞在特定時空下整個基因組的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。同時ATAC-seq數(shù)據(jù)可以更好的支撐RNA-seq數(shù)據(jù)，更為精確地探索基因高表達和低表達的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制。這一策略廣泛應(yīng)用于不同類型的細胞分化，腫瘤發(fā)生發(fā)展以及胚胎發(fā)育等生物學(xué)研究過程。

示例：Integration of ATAC-seq and RNA-seq identifies human alpha cell and beta cell signature genes

本篇文章中，作者利用ATAC-seq檢測人a和β細胞中開放的染色質(zhì)區(qū)域。將這些開放性染色質(zhì)圖譜與已分類的人類α和β細胞的mRNA-seq數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)，以識別可能負責(zé)調(diào)控細胞類型特異性表達特征基因的順式調(diào)控元件。

ATAC-seq和CUT＆Tag聯(lián)合分析

ATAC-seq和CUT＆Tag聯(lián)合分析，可以對ATAC-seq得到的一些轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合區(qū)進行驗證。從ATAC-seq我們可以了解到染色質(zhì)的可接近性的動態(tài)變化，由于由于染色質(zhì)的可及性與調(diào)控元件或轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合密切相關(guān)，在轉(zhuǎn)錄調(diào)控中發(fā)揮著重要的作用。CUT＆Tag整合分析可以進一步探究調(diào)控某一生物學(xué)過程的關(guān)鍵因子（包括順式調(diào)控元件和轉(zhuǎn)錄因子），以及哪個轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控了感興趣的基因，以及感興趣的轉(zhuǎn)錄因子的靶基因等。示例：The phosphatase PAC1 acts as a T cell suppressor and attenuates host antitumor immunity

在本篇文章中，作者通過對腫瘤微環(huán)境中的炎癥因子和代謝物進行系統(tǒng)分析，發(fā)現(xiàn)腫瘤產(chǎn)生的超氧化物ROS可以維持周圍浸潤T淋巴細胞中PAC1基因的高表達。PAC1通過募集核小體重構(gòu)和去乙?；∟uRD）復(fù)合體，降低染色質(zhì)開放性（ATAC-seq實驗）、組蛋白乙?；HD4與DNA的結(jié)合能力（CUT＆Tag實驗），特異性抑制T淋巴細胞防御功能，最終導(dǎo)致T細胞衰竭和癌癥免疫逃逸。

ARTICLE

The landscape of accessible chromatin in

mammalian preimplantation embryos

該研究通過將ATAC-seq與CRISPR／Cas9 輔助線粒體去除技術(shù)相結(jié)合，繪制出了小鼠著床前胚胎中全基因組易接近染色質(zhì)圖譜。通過將ATAC-seq鑒定出的順式調(diào)控元件和單細胞轉(zhuǎn)錄組圖譜相整合，構(gòu)建出了早期發(fā)育的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，幫助確定了一些重要的譜系專向分化調(diào)控因子。發(fā)現(xiàn)在小鼠胚胎發(fā)育的不同階段，被激活的基因的啟動子區(qū)域均處于開放狀態(tài)。最后，該研究提出在主要合子基因組激活之前一些順式調(diào)控元件及相關(guān)開放染色質(zhì)的活性下降。總體看來，這些研究數(shù)據(jù)揭示出了伴隨早期哺乳動物發(fā)育的一些與眾不同的時空染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因表達模式。由此可見，多組學(xué)聯(lián)合分析在研究胚胎發(fā)育和細胞分化方面具有廣闊的發(fā)展前景。

Combining ATAC-seq with nuclei sorting for discovery

of cis-regulatory regions in plant genomes

Zefu Lu',Brigitte T. Hofmeister2,Christopher Vollmers3, Rebecca M. DuBois3 and Robert J.Schmitz

為了探究可接近區(qū)域的生物學(xué)功能，該研究鑒定了擬南芥整株幼苗（Col-0 50000seedling replicate 1）和根（Col-0 50000 root replicate 1）的組織特異性區(qū)域，進而在TSS上游1kb的peak中和基因區(qū)找出1265個整株幼苗特異性基因和808個根特異性基因。對這些基因進行GO 功能分析，發(fā)現(xiàn)幼苗特異性基因主要與光合作用有關(guān)，而根特異性基因主要與環(huán)境應(yīng)激有關(guān)，這與不同組織的主要功能一致。同時為了探究FANS-ATAC-seq是否也可以用來檢測TF-binding位點，研究者比較了已發(fā)表的7個轉(zhuǎn)錄因子的ChIP-seq 數(shù)據(jù)與FANS-ATAC-seq結(jié)果，結(jié)果顯示大部分的ChIP-seq peak 與可接近區(qū)域相關(guān)。這表明，FANS-ATAC-seq是尋找基因組范圍的DNA-TF 互作的一種有效手段12］。

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