ATAC-seq

ATAC-seq（Assay for Transposase-Accessible Chromatin with highthroughput sequencing，转座酶染色质可及性测序）是美国Stanford大学的William Greenleaf教授在2013年所研发的一种全新技术，其主要是利用DNA转座酶结合高通量测序技术，研究染色体的可及性的方法。ATAC-seq只需要很少的细胞就能鉴定基因组中所有活跃的调控序列。

背景说明

染色质可及性通常也理解为染色质的开放性，基因的转录需要将部分DNA的高级结构解开，这些打开的染色质称为开放染色质，而打开的染色质才能被一些调控蛋白（比如转录因子和调控因子）结合，染色质的这种特性叫做染色质的可及性。通过研究特定条件下染色质可及性的变化将可以获得大量的基因表达调控信息。而ATAC-seq是目前研究染色质可及性的首选。

该技术主要利用转座酶容易结合在开放染色质的特性，转座酶进入细胞核特异性切割染色质开放区域并加上NGS接头，提取转座后的DNA建库后通过高通量测序来获得目标区域序列位置和强度。染色质开放程度越高，其测序信号越强。ATAC-seq具有操作简单，样品起始量要求低，重复性好等优势，目前在染色质调控图谱绘制、胚胎发育表观遗传变异、复杂疾病和肿瘤病因研究等方面都具有广泛的应用。

图 ATAC-seq原理及流程示意图（Grandi et al., 2022）。

服务流程

订单/实验材料确认——制备细胞悬液——裂解细胞膜——获取细胞核——Tn5酶切——DNA片段回收——文库构建——高通量测序——数据质控——生信分析——结果交付

服务内容及说明

ATAC-seq与ChIP-seq的异同

ATAC-seq与ChIP-seq的不同的是ATAC-seq是全基因组范围内检测染色质的开放程度，可以得到全基因组范围内的蛋白质可能结合的位点信息，一般用于不知道特定的转录因子，用此方法与其他方法结合筛查感兴趣的特定调控因子；但是ChIP-seq是明确知道感兴趣的转录因子是什么，根据感兴趣的转录因子设计抗体去做ChIP实验拉DNA，验证感兴趣的转录因子是否与DNA存在相互作用。

ATAC-seq的优势

1、所需的样本量少。更加适用于珍贵稀少的样本，且ATAC-seq无片段选择性，所以这种方法可以同时获得染色质开放区域、转录因子的结合位点、核小体的调控区域和染色质状态等信息。

2、样本准备周期短。相比于其他方法需要进行复杂的样本准备，ATAC-seq样本准备简单快捷，从而减少了长时间操作不当导致的样本的不稳定。

适用范围

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（如癌症、糖尿病等疾病）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、鉴定新型增强子与识别重要转录因子及检索核小体位置；

7、生成表观基因组图谱及转录因子结合位点；

8、跨组织或条件映射可访问的染色质；

9、药物作用机制、新药研发、耐药性及敏感性研究；

10、临床生物标志物发现、生物标志物功能研究。

实验周期

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1、组织、细胞等样品来源、状态及其他相关信息；

2、参考基因组信息（提供下载链接）；

3、尽可能丰富的相关资料、文献。

实验信息

实验过程中客户可以随时登入管理系统查看项目实时进展情况。实验结题时系统会通过短信自动通知客户，并发送实验报告查看网址。实验结题后，实验报告、检测结果可在线查看或打印，并永久保留。

实验交付内容

1、所有实验的原始数据（包括实验过程、实验试剂与设备等）；

2、组学基础数据分析与差异数据分析结果（生物信息学分析）；

3、生物信息学分析内容包括：数据预处理及分析、测序数据质量评估、参考序列比对、富集位点检测（peak calling）、peak注释分析、peak相关基因的功能富集分析、Motif分析、差异peak分析等。

案例展示

期刊：Epigenetics

发表年份：2021

一、研究背景

炎症性细胞因子，特别是白细胞介素-1（Interleukin-1, IL-1），在病原体和有害物质的宿主反应中发挥关键作用，针对IL-1相关细胞因子的抑制剂在临床治疗中具有重要价值，尤其是在自身炎症性疾病的治疗中。IL-1通过直接的信号通路介导的转录因子激活和调控元件结合，可以迅速引发基因表达的变化。

二、研究结果

染色质的可及性变化与基因表达调控紧密相关。作者使用对IL-1刺激具有良好响应特性的软骨肉瘤细胞系SW1353作为实验材料，利用ATAC-seq技术，评估了细胞经IL-1处理后染色质可及性的变化，以及这些变化如何与基因表达调控相联系，进而为炎症性疾病的潜在治疗策略提供新的见解。

图 ATAC-seq识别出IL-1刺激的软骨细胞中的峰（Barter et al., 2021）。

参考文献

Grandi F C, Modi H, Kampman L, et al. Chromatin accessibility profiling by ATAC-seq[J]. Nature Protocols, 2022: 1-35.

Barter M J, Cheung K, Falk J, et al. Dynamic chromatin accessibility landscape changes following interleukin-1 stimulation[J]. Epigenetics, 2021, 16(1): 106-119.