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ATAC-seq
ATAC-seq

一、产品概述

ATAC-seq技能检测染色质开放地区,即Tn5酶可靠近的DNA地区,将疾速又敏感的表观遗传征象可视化。利用具有50,000个细胞的复杂两步方案捕捉开放的染色质位点。
      转座子优先并入一样平常没有核小体(无核小体地区)或表露DNA段的基因组地区。因而,基因组中某些基因座序列的富集标明该地区不存在核小体,处于DNA联合卵白等核呆板能进入的松懈表露形态,提供有关染色质区段转录活泼形态的信息。
       ATAC-seq实行的测序局部通常将发生数百万次可以乐成回帖到参考基因组的高通量测序reads。每条reads指向在实行时期产生的一次切割事情在基因组上的地位。然后对回帖到基因组上的reads举行计数,并创立具有碱基对辨别率的信号峰值(peak)。
      在实行历程中DNA可靠近的基因组地区(染色质开放地区)含有更多的测序reads(由于这是转座酶优先作用于这些地位)。这些开放位点地区可以进一步分为种种调治元件范例:启动子,加强子,绝缘子等。经过进一步的信息整合,如峰与转录肇始位点的间隔,发生处于开放地区作用下的基因列表;或盘算开放地区内的高偏向联合某种特定卵白的碱基序列(motif),失掉活泼基因的下游调控因子,提供全基因组转录因子产生的信息。
    ATAC-seq技能可以举行样本之间差别的染色质开放位点的比力,通常并不但独利用。作为检测表观遗传-染色质开放形态征象的方法,与样本基因表达谱严密相连,从靶标基因的表观形态联系关系到表达程度,具有壮大的数据发掘作用。别的,经过联系关系基因组、外显子,染色质免疫共沉淀(组卵白修饰或转录因子联合)测序信息,构成:表观调控-基因组-基因表达的完备调控链。

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1 ATAC (Assay for Transposase-Accessible Chromatin)

 

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2 携带着讨论(Adapter)的转座酶复合物进入到染色质开放地区,将处于松懈形态的DNA片断化同时末了加上讨论。特定成对的PCR引物在DNA片断扩增同时末了加上index,经分选纯化后即为可测序文库。

 

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3 Seq (Sequencing)

 

 

 

什么状况下利用ATAC-seq

       1)从机制研讨的角度,论述教师体贴的生物通路,细胞反响,细胞表型和疾病能否与表观遗传学的调控相干。开疆破土的头脑!
       2)疾速的决议 表观遗传修饰 能否在教师感兴味的课题中 起到肯定作用 (次要是经过 比力 疾病组和正常组的ATACseq的差别,从而揣测表观遗传能否在疾病中起到肯定作用)

       3)经过ATACseq界说的open chromatin地区 ,再联合motif 剖析,辨认哪种转录因子到场了基因表达调控(关于抗体质量欠好的TF,尤其无效)

     “ 我要研讨的是详细的生物学题目,研讨某个基因的上卑鄙调控机制,那些展现基因组广泛纪律的文章不合适我。

       ATAC-seq合适你,它能答复以下三个题目:
      1. 找调控某终身物学历程的要害转录因子
      2. 找哪个转录因子调控了我感兴味的基因
      3. 找我感兴味的转录因子调控的靶基因

 

三、j9九游生物到场完成的典范案例

        Chromatin remodeling ATPase BRG1 and PTEN are synthetic lethal in prostate cancer.(Journal of Clinical Investigation,2018,IF=12.282)

        PTEN缺失以及由此招致的AKT信号通途经度激活是前线腺癌产生开展的标记。但是临床上无法针对PTEN靶向用药,针对PI3K-AKT信号通路的靶向药结果也不睬想。作者以为PTEN的缺失大概惹起某些特定表观遗传因子的非常。本研讨经过一系列体内和体外实行发明,PTENBRG1在肿瘤中发扬协同致去世作用。PTEN缺失后,经过克制AKT-GSK3β-FBXW7通路加强BRG1的卵白波动性,使BRG1表达量上调,BRG1进而重塑染色质构象,开启一系列基因的表达,形成肿瘤细胞对BRG1的高度依赖。利用BRG1克制剂可以特异性克制PTEN缺失前线腺肿瘤的停顿。基于以上后果,本研讨以为靶向BRG1可以作为潜伏医治PTEN缺失前线腺肿瘤的无效手腕。

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1  ATAC-seq后果展示

 

Integration of ATAC-Seq and RNA-Seq Identifies Key Genes in Light-Induced Primordia Formation of Sparassis latifolia(International Journal of Molecular Sciences,2019,IF=4.2)

广叶绣球菌是一种珍稀食用真菌,此中的β-葡聚糖具有进步人体免疫力、抗癌、防癌等特别成效。本研讨使用光照处置前后的广叶绣球菌举行ATAC-seq,找赴任异染色质开放区,并进一步团结RNA-seq,取得光诱导广叶绣球菌原基构成的要害基因,这些要害基因次要触及半胱氨酸生物分解、维生素B6剖析以及甘氨酸代谢等生物学历程。

图2 染色质开放水平测定的后果(ATAC-seq)


其他使用案例

肿瘤发育研讨
       Discovery of Transcription Factors and Regulatory Regions Driving In Vivo Tumor Development by ATAC-seq and FAIRE-seq Open Chromatin ProfilingPLoS Genet,2015,IF=6.661
       取果蝇眼内触角圆盘构造野生型和对应的差别时期的 Rasv12 + scrib-/- mutation tumor样本,用ATAC-seq检测染色质开放图谱存在的差别。后果发明tumor和正常构造之间,晚期肿瘤和早期肿瘤之间,开放染色质地区存在数以千计的peak差别,阐明处于开放形态的染色质地区有所区别。肿瘤中很多enhancerpromoter被激活,联合基因表达谱RNA-seq数据,证明染色质开放地区与邻近基因的表达程度相干。
    在染色质开放地区内扫描motif来寻觅大概存在的转录因子调控,发明 AP-1 Stat92E关于原癌基因表达和肿瘤的生长发育具有要害的调控作用。

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肿瘤机制研讨
       Nfib Promotes Metastasis through a Widespread Increase in Chromatin Accessibilitycell, 2016,IF=36.216
    选择人小细胞肺癌研讨促进癌症分散转移的配景机制。比力原发性和肝转移性的小细胞肺癌细胞之间的差别。两品种型辨别来自于4只小鼠反复合计8个样本,使用ATAC-seq,发明NFI家属转录因子富集在差别的染色质开放位点中,预示着NFI家属转录因子在调控肿瘤细胞转移中饰演偏重要脚色。在染色质高开放性位点地区陪同着Nfib拷贝数目增大,且Nfib在侵袭性原发性肿瘤和转移性肿瘤内高表达,Nfib体现出维持染色质及远端调控地区开放和促进神经基因表达的功效,阐明了Nfib对促进癌细胞增殖和迁徙的紧张作用及调控机制。

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肿瘤细胞特征研讨
       Authentication and characterisation of a new oesophageal adenocarcinoma cell line: MFD-1. (science reports, 2016,IF=4.011)
      55岁的男性病人中获取了一种新的食管癌细胞系:MFD-1,接纳ATAC-seq办法与经典的食道癌细胞系OE33和人食管上皮细胞HET1A比力差别,举行MFD-1癌细胞特征研讨,绘制MFD-1染色质开放位点图谱。和正常上皮细胞相比,MFD-1特异的染色质开放位点明显富集着CTCFNFYMeis3 Nrf2 motif,且这些位点左近基因富集在和上皮癌及消化道肿瘤相干的功效分组内。
    联合全基因组测序(WGS)和表达谱测序(RNA-seq)技能,发明细胞系中4 个基因(ABCB1, DOCK2, SEMA5A TP53)存在5个渐变位点,提供了MFD-1的基因表达特征。阐明MFD-1能作为一种代表性的临床前原发性食管癌形式细胞系,可用于对应渐变范例的研讨。

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