ATAC-seq: 研究开放染色质区域的技术

传统的实验方法主要包括 MNase-seq 和 DNase-seq，它们的主要思路是：当染色质变得开放时，DNA 和组蛋白的聚集程度降低，导致一部分 DNA 暴露出来。失去蛋白质的保护后，这部分 DNA 可被 DNA 酶（如 MNase 或 DNase I）切割。随后，我们对切割后的 DNA 进行测序，并将其与已知的全基因组序列进行比较，以确定哪些序列被切割，哪些基因序列未受影响，从而确定开放的染色质区域。但是这两种方法存在明显的缺陷，主要表现在耗时费力和重复性差的问题。还有 FAIRE-Seq，先进行超声裂解，然后用酚-氯仿富集，不依赖酶和抗体，但弊端就是检测背景高，测序信噪比低，甲醛交联时间不好把握等等。ChIP-Seq 是揭示特定转录因子或蛋白复合物的结合区域，实际是研究 DNA 和蛋白质的相互作用，利用抗体将蛋白质和 DNA 一起富集，并对富集的 DNA 测序。整体的分析思路一致，这些技术找富集区域，对富集区域进行功能分析。相比起来，ATAC-seq 是用Tn5 转座酶，操作起来也更加简单，重复性好，而且最重要的一点是实验只需要很少的细胞/组织量，出来的信号结果更好，所以 ATAC-seq 目前已经是研究染色质开放性首选的技术方法。

技术原理

ATAC-seq（Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high-throughput sequencing）是一种基于高通量测序的技术，用于研究染色质的可及性。

该技术的原理如下:

染色质结构: 在真核生物中，DNA并非裸露在细胞核中，而是与组蛋白结合，形成核小体结构。这些核小体进一步折叠和聚合，形成染色体。在基因表达过程中，DNA的高级结构会被部分解开，形成开放染色质区域，这些区域是转录因子和调控元件结合的关键位点。

实验过程:ATAC-seq利用Tn5转座酶，这种酶能够识别并进入细胞核中的开放染色质区域。Tn5酶能够在这些区域切割DNA，并在切割的同时将已知的DNA序列标签连接到DNA的两端。这些标签用于PCR扩增和随后的高通量测序。

数据分析: 通过生物信息学分析，研究人员可以确定全基因组范围内开放染色质区域的位置和特征。这些区域与转录因子结合位点、组蛋白修饰等关键生物学信息密切相关。

ATAC-seq技术因其高灵敏度和全基因组覆盖范围，已成为研究染色质可及性和转录调控的重要方法。

应用场景

1.发育过程中染色质构象变化及其介导的基因表达变化；

2.特定生物学变化（如癌变）前后染色质构象变化及其介导的基因表达变化；

3.特定对照-处理前后染色质构象变化及其介导的基因表达变化；

4.研究非编码RNA在染色质构象调控中的功能；

5.鉴定特定生物学过程中的主效调控的转录因子；

6.新型增强子的鉴定；

ATAC-seq作为研究三大表观调控因素之一的手段，通常与组蛋白修饰、DNA修饰以及基因表达一起联合使用。

技术要点

1.样本准备；

2.Tn5转座反应；

3.文库构建；

4.高通量测序；

5.数据分析。

服务流程

产品优势

1. 全物种覆盖：独创全物种细胞核活性分离技术，彻底解决植物、微生物以及复杂组织无法进行ATAC-seq研究的难题，做到全物种（真核）、全组织类型兼容

2. 冷冻组织兼容：独家CL-ATAC-seq技术，实验前固定核小体结构，维持ATAC-seq过程中染色质构象，从而使得冷冻组织ATAC-seq研究成为可能。

3. 一站式服务：提供样品处理、ATAC建库、测序和分析的全套服务；

4. 项目经验丰富：已完成十多个物种、数十种组织类型的ATAC-seq服务。

代表结果展示

(Zhou et al., 2021, Plant Communications)