ATAC sek

ATAC-seq ( englanniksi .  A ssay for T ransposase - Accessible C hromatin using sekvensointi ) on menetelmä kromatiinin avoimuuden asteen koko genomiseen arvioimiseen [1] . Menetelmä ilmestyi vuonna 2013 vaihtoehtona MNase-seq:lle ( mikrokokin nukleaasille ulottuvien kohtien sekvensointi ), FAIRE-Seq :lle ja DNase-seq: lle [1] . DNase-seq:iin ja MNase-seq:iin verrattuna ATAC-seq on nopeampi ja herkempi menetelmä epigenomin analysointiin [2] [3] [4] .

Kuvaus

ATAC-seq havaitsee paljastuneet DNA -alueet kromatiinista käyttämällä Tn5- transposaasin hyperaktiivista mutanttimuotoa , joka lisää sekvensointiadapterit genomin paljastuneille alueille [2] [5] . Kun villityypin transposaasit ovat yleensä alhaisia, ATAC-seq:ssä käytetyllä entsyymillä on lisääntynyt aktiivisuus [6] . Tagmentaatioprosessin aikana Tn5 - transposaasi tuo kaksijuosteisia katkelmia genomin avoimille alueille ja lisää sekvensointiadapterit katkoksiin [7] . Sitten adapterit sisältävät DNA-fragmentit puhdistetaan, monistetaan polymeraasiketjureaktiolla ja sekvensoidaan seuraavan sukupolven sekvensointimenetelmillä [7] . Sekvensoinnin tuloksena saatujen [en]-lukemien perusteella on mahdollista tunnistaa avoimet kromatiinialueet , sitoutumiskohdat sekä nukleosomien paikat [ 2] . Mitä avoimempi kromatiini on, sitä enemmän lukemia osuu vastaavalle genomin alueelle, ja tällaisen arvioinnin tarkkuus saavuttaa yhden nukleotidin arvon [2] . Toisin kuin FAIRE-seq, ATAC-seq ei vaadi ultraäänikäsittelyä tai uuttamista fenolilla ja kloroformilla [8] ; toisin kuin ChIP-seq, tämä menetelmä ei vaadi vasta- aineiden käyttöä [9] tai DNA:n leikkaamista erityisillä entsyymeillä, kuten DNase-seq- ja MNase-seq-menetelmissä [10] . Näytteen valmistelu ATAC-seqiä varten kestää vain noin kolme tuntia [11] .  

Sovellus

ATAC-seq:tä käytetään avoimien kromatiinialueiden kvantifiointiin. Useimmiten tätä menetelmää käytetään kokeissa nukleosomien sijainnin määrittämiseen [3] , mutta sitä voidaan käyttää transkriptiotekijöiden sitoutumiskohtien [12] ja DNA:n metylaatiokohtien [13] tunnistamiseen . ATAC-seq:iä voidaan käyttää tehostajien paikantamiseen esimerkiksi tehostajien evoluutiotutkimuksissa [14] tai spesifisten tehostajien tunnistamiseen, jotka toimivat verisolujen erilaistumisen aikana [15] .

ATAC-seq: iä käytettiin genominlaajuiseen aktiivisten kromatiinialueiden havaitsemiseen erilaisissa ihmisen syöpäsoluissa [16] . Tällä menetelmällä on osoitettu avoimien kromatiinialueiden lukumäärän yleinen väheneminen makulan rappeumassa [17] . ATAC-seq:llä voidaan tunnistaa näille soluille spesifisiä proteiineja sitovia kohtia sekä transkriptiotekijöitä, joilla on spesifistä aktiivisuutta eri solutyypeissä [12] .

ATAC-seq yksittäiset solut

ATAC-seq-protokollassa on muunnelmia, jotka on suunniteltu kromatiinin analysointiin yksittäisissä soluissa. Mikrohydrodynaamisten lähestymistapojen avulla on mahdollista eristää yksittäisiä soluytimiä ja jo niiden päällä tuottaa ATAC-seq [11] . Tässä lähestymistavassa yksittäisten solujen eristäminen tapahtuu ennen sekvensointiin tarkoitettujen adapterien lisäämistä genomiin [11] [18] . Toinen lähestymistapa, joka tunnetaan nimellä kombinatorinen soluindeksi, ei vaadi yksittäisten solujen eristämistä. Tämä menetelmä käyttää viivakoodia kromatiinin saatavuuden arvioimiseen tuhansissa soluissa . Yhdessä tällaisessa kokeessa on mahdollista saada epigenominen profiili 10 000–100 000 solulle [19] . Solujen kombinatorinen indeksointi vaatii kuitenkin ylimääräistä monimutkaista laitteistoa ja erityistä Tn5-transposaasimuotoa [20] .

Yksisoluisen ATAC-seq-datan bioinformatiikka -analyysi perustuu matriisin rakentamiseen, jossa kromatiinialueet ovat vastakkaisia ​​niille osuvien lukumäärien kanssa. Tällaiset matriisit voivat olla erittäin suuria ja sisältää satoja tuhansia kromatiinialueita, joista nollasta poikkeava lukumäärä on enintään 3 % [21] . Kuten tavallinen ATAC-seq, yksisoluinen ATAC-seq mahdollistaa tietyssä solussa aktiivisten transkriptiotekijöiden tunnistamisen esimerkiksi analysoimalla lukujen lukumäärää niiden sitoutumiskohdissa [22] .

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 Buenrostro JD , Giresi PG , Zaba LC , Chang HY , Greenleaf WJ Natiivin kromatiinin transpositio avoimen kromatiinin, DNA:ta sitovien proteiinien ja nukleosomien sijainnin nopeaan ja herkkään epigenomiseen profilointiin.  (englanniksi)  // Nature Methods. - 2013. - joulukuu ( osa 10 , nro 12 ). - s. 1213-1218 . - doi : 10.1038/nmeth.2688 . — PMID 24097267 .
  2. ↑ 1 2 3 4 Buenrostro JD , Wu B. , Chang HY , Greenleaf WJ ATAC-seq: A Method for Assaying Chromatin Accessibility Genome-Wide.  (Englanti)  // Nykyiset protokollat ​​molekyylibiologiassa. - 2015. - 5. tammikuuta ( nide 109 ). - s. 21-29 . - doi : 10.1002/0471142727.mb2129s109 . — PMID 25559105 .
  3. ↑ 1 2 Schep AN , Buenrostro JD , Denny SK , Schwartz K. , Sherlock G. , Greenleaf WJ Strukturoidut nukleosomisormenjäljet ​​mahdollistavat kromatiiniarkkitehtuurin korkearesoluutiokartoituksen säätelyalueilla.  (englanniksi)  // Genomitutkimus. - 2015. - marraskuu ( osa 25 , nro 11 ). - P. 1757-1770 . - doi : 10.1101/gr.192294.115 . — PMID 26314830 .
  4. ↑ Song L. , Crawford GE DNase-seq: korkearesoluutioinen tekniikka aktiivisten geenisäätelyelementtien kartoittamiseen nisäkässolujen genomissa.  (eng.)  // Cold Spring Harbor Protocols. - 2010. - Helmikuu ( osa 2010 , nro 2 ) - P. 5384-5384 . - doi : 10.1101/pdb.prot5384 . — PMID 20150147 .
  5. ↑ Bajic, Marko; Maher, Kelsey A.; Deal, Roger B. Avointen kromatiinialueiden tunnistaminen kasvigenomeissa ATAC-Seq:n avulla // Plant Chromatin Dynamics  (indefinite) . - 2018. - T. 1675. - S. 183-201. — (Methods in Molecular Biology). - ISBN 978-1-4939-7317-0 . - doi : 10.1007/978-1-4939-7318-7_12 .
  6. ↑ Reznikoff WS Transposon Tn5.  (englanti)  // Geneticsin vuosikatsaus. - 2008. - Voi. 42 . - s. 269-286 . - doi : 10.1146/annurev.genet.42.110807.091656 . — PMID 18680433 .
  7. ↑ 1 2 Picelli S. , Björklund AK , Reinius B. , Sagasser S. , Winberg G. , Sandberg R. Tn5-transposaasi- ja tagmentointimenettelyt massiivisesti skaalautuviin sekvensointiprojekteihin.  (englanniksi)  // Genomitutkimus. - 2014. - Joulukuu ( osa 24 , nro 12 ). - P. 2033-2040 . - doi : 10.1101/gr.177881.114 . — PMID 25079858 .
  8. ↑ Simon JM , Giresi PG , Davis IJ , Lieb JD . Käytetään formaldehydiavusteista säätelyelementtien eristystä (FAIRE) aktiivisen säätely-DNA:n eristämiseen.  (englanti)  // Luontoprotokollat. - 2012. - Vol. 7, ei. 2 . - s. 256-267. - doi : 10.1038/nprot.2011.444 . — PMID 22262007 .
  9. ↑ Savic D. , Partridge EC , Newberry KM , Smith SB , Meadows SK , Roberts BS , Mackiewicz M. , Mendenhall EM , Myers RM CETCh-seq: CRISPR-epitooppi merkitsee DNA:ta sitovien proteiinien ChIP-sekvenssiä.  (englanniksi)  // Genomitutkimus. - 2015. - lokakuu ( osa 25 , nro 10 ). - s. 1581-1589 . - doi : 10.1101/gr.193540.115 . — PMID 26355004 .
  10. ↑ Hoeijmakers, Wieteke Anna Maria; Bartfai, Richard. Nukleosomimaiseman karakterisointi mikrokokkinukleaasisekvenssin avulla (MNase-seq) // Kromatiini  -immunosaostus (neopr.) . - 2018. - T. 1689. - S. 83-101. — (Methods in Molecular Biology). — ISBN 978-1-4939-7379-8 . - doi : 10.1007/978-1-4939-7380-4_8 .
  11. ↑ 1 2 3 Buenrostro JD , Wu B. , Litzenburger UM , Ruff D. , Gonzales ML , Snyder MP , Chang HY , Greenleaf WJ Yksisoluisen kromatiinin saavutettavuus paljastaa sääntelyn vaihtelun periaatteet.  (englanniksi)  // Luonto. - 2015. - 23. heinäkuuta ( nide 523 , nro 7561 ). - s. 486-490 . - doi : 10.1038/luonto14590 . — PMID 26083756 .
  12. ↑ 1 2 Li Z. , Schulz MH , Look T. , Begemann M. , Zenke M. , Costa IG Transkriptiotekijän sitoutumiskohtien tunnistaminen käyttäen ATAC-seq.  (englanniksi)  // Genomibiologia. - 2019. - 26. helmikuuta ( osa 20 , nro 1 ). - s. 45-45 . - doi : 10.1186/s13059-019-1642-2 . — PMID 30808370 .
  13. ↑ Spektor R. , Tippens ND , Mimoso CA , Soloway PD metyyli-ATAC-seq mittaa DNA:n metylaatiota saatavilla olevassa kromatiinissa.  (englanniksi)  // Genomitutkimus. - 2019. - Kesäkuu ( osa 29 , nro 6 ). - s. 969-977 . - doi : 10.1101/gr.245399.118 . — PMID 31160376 .
  14. ↑ Prescott SL , Srinivasan R. , Marchetto MC , Grishina I. , Narvaiza I. , Selleri L. , Gage FH , Swigut T. , Wysocka J. Enhancer divergence and cis-regulatory evolution in the human and simpanssin hermoharja.  (englanniksi)  // Solu. - 2015. - 24. syyskuuta ( nide 163 , nro 1 ). - s. 68-83 . - doi : 10.1016/j.cell.2015.08.036 . — PMID 26365491 .
  15. ↑ Lara-Astiaso D. , Weiner A. , ​​Lorenzo-Vivas E. , Zaretsky I. , Jaitin DA , David E. , Keren-Shaul H. , Mildner A. , ​​Winter D. , Jung S. , Friedman N .. Amit I. Immunogenetics. Kromatiinitilan dynamiikka verenmuodostuksen aikana.  (englanti)  // Tiede (New York, NY). - 2014. - 22. elokuuta ( nide 345 , nro 6199 ). - s. 943-949 . - doi : 10.1126/tiede.1256271 . — PMID 25103404 .
  16. ↑ Corces MR , Granja JM , Shams S. , Louie BH , Seoane JA , Zhou W. , Silva TC , Groeneveld C. , Wong CK , Cho SW , Satpathy AT , Mumbach MR , Hoadley KA , Robertson AG , Shef Felaufield AG I. , Castro MAA , Berman BP , Staudt LM , Zenklusen JC , Laird PW , Curtis C. , Cancer Genome Atlas Analysis Network. , Greenleaf WJ , Chang HY Ihmisen primaaristen syöpien kromatiinin saavutettavuusmaisema.  (englanti)  // Tiede (New York, NY). - 2018. - 26. lokakuuta ( nide 362 , nro 6413 ). - doi : 10.1126/science.aav1898 . — PMID 30361341 .
  17. ↑ Wang J. , Zibetti C. , Shang P. , Sripathi SR , Zhang P. , Cano M. , Hoang T. , Xia S. , Ji H. , Merbs SL , Zack DJ , Handa JT , Sinha D. , Blackshaw S. , Qian J. ATAC-Seq-analyysi paljastaa laajalle levinneen kromatiinin saatavuuden heikkenemisen ikään liittyvässä silmänpohjan rappeutumassa.  (englanti)  // Nature Communications. - 2018. - 10. huhtikuuta ( osa 9 , nro 1 ). - s. 1364-1364 . - doi : 10.1038/s41467-018-03856-y . — PMID 29636475 .
  18. ↑ Mezger A. , ​​Klemm S. , Mann I. , Brower K. , Mir A. , ​​Bostick M. , Farmer A. , ​​Fordyce P. , Linnarsson S. , Greenleaf W. High-throughput kromatiinin saavutettavuusprofilointi yksisoluisessa resoluutio.  (englanti)  // Nature Communications. - 2018. - 7. syyskuuta ( osa 9 , nro 1 ). - P. 3647-3647 . - doi : 10.1038/s41467-018-05887-x . — PMID 30194434 .
  19. ↑ Lareau CA , Duarte FM , Chew JG , Kartha VK , Burkett ZD , Kohlway AS , Pokholok D. , Aryee MJ , Steemers FJ , Lebofsky R. , Buenrostro JD Pisarapohjainen kombinatorinen indeksointi massiiviseen kromattikaaliseen pääsysoluun.  (englanniksi)  // Nature Biotechnology. - 2019. - elokuu ( osa 37 , nro 8 ). - s. 916-924 . - doi : 10.1038/s41587-019-0147-6 . — PMID 31235917 .
  20. ↑ Chen X. , Miragaia RJ , Natarajan KN , Teichmann SA Nopea ja vankka menetelmä yksisoluisen kromatiinin saavutettavuuden profilointiin.  (englanti)  // Nature Communications. - 2018. - 17. joulukuuta ( osa 9 , nro 1 ). - P. 5345-5345 . - doi : 10.1038/s41467-018-07771-0 . — PMID 30559361 .
  21. ↑ Li Zhijian , Kuppe Christoph , Cheng Mingbo , Menzel Sylvia , Zenke Martin , Kramann Rafael , Costa Ivan G. scOpen: yksisoluisten ATAC-  tietojen kromatiinin saavutettavuuden arviointi . - 2019 - 5. joulukuuta. - doi : 10.1101/865931 .
  22. ↑ Schep AN , Wu B. , Buenrostro JD , Greenleaf WJ chromVAR: päättelee transkriptiotekijään liittyvän saavutettavuuden yksisoluisen epigenomisen datan perusteella.  (englanniksi)  // Nature Methods. - 2017. - lokakuu ( osa 14 , nro 10 ). - s. 975-978 . - doi : 10.1038/nmeth.4401 . — PMID 28825706 .