크로마틴 접근성 분석을 위한 ATAC-Seq
ATAC-Seq이란?
ATAC-Seq(assay for transposase-accessible chromatin with sequencing)은 유전체 전체의 크로마틴 접근성 평가를 위한 주요한 방법입니다. ATAC-Seq을 사용하면 열린 크로마틴 영역을 시퀀싱해 크로마틴 포장을 비롯한 여타 요인이 유전자 표현형에 어떤 영향을 미치는지 알아낼 수 있습니다.
ATAC-Seq은 조절 요소에 대한 사전 지식이 필요 없는 강력한 후성유전학적 발견 도구입니다. 복합 질환, 배아 발생, T세포 활성화 및 암에서 크로마틴 접근성, 전사 인자 결합 및 유전자 조절을 더 잘 이해하는 데 사용되어 왔습니다.1,2 ATAC-Seq은 벌크 세포 집단 또는 단일세포에서 고해상도로 수행할 수 있습니다.
ATAC-Seq 애플리케이션
ATAC-Seq을 사용한 크로마틴 접근성 분석은 유전체의 조절 환경에 대한 귀중한 통찰을 제공할 수 있습니다. 주요 애플리케이션에는 다음이 포함됩니다.
- 뉴클레오솜 매핑
- 전사 인자 결합 분석
- 새로운 인핸서 식별
- 질병 관련 조절 메커니즘 탐색
- 세포 타입별 조절 분석
- 진화 연구
- 비교 후성유전학
- 생체표지자 발견
또한 ATAC-Seq은 RNA 시퀀싱과 같은 다른 방법과 결합하여 유전자 발현 연구에 대한 멀티오믹스 접근 방식을 사용할 수 있습니다.3 후속 실험에는 종종 ChIP-Seq, Methyl-Seq 또는 Hi-C-Seq이 포함되어 후성유전학적 조절 형태를 더욱 자세하게 규명합니다.
"ATAC-Seq을 사용하면 이전에는 전체 유전체 수준에서 관찰할 수 없었던 복잡하거나 희귀한 조직의 후생유전학적 변이성과 세포 집단의 후생유전학적 환경에 대해 질문할 수 있습니다."
ATAC-Seq의 작동 방식
ATAC-Seq에서는 genomic DNA가 활동 과잉 전위효소 Tn5에 노출됩니다. Tn5는 DNA를 동시에 절편화하고 열린 크로마틴 부위에 우선적으로 삽입(insert)하며 시퀀싱 프라이머를 추가합니다(태그멘테이션으로 알려진 과정). 시퀀싱된 DNA를 통해 열린 크로마틴을 확인하고 이러한 데이터 분석은 유전자 조절에 대한 통찰을 제공할 수 있습니다.
ATAC-Seq을 사용한 크로마틴 환경 조사
Greenleaf 박사와 그의 연구팀이 ATAC-Seq을 개발한 방법과 박사가 이 기술이 언젠가 암 및 자가면역 질환의 개발 및 치료에 대한 새로운 통찰을 제공할 것이라고 믿는 이유에 대해 알아보세요.
인터뷰 읽어보기ATAC-Seq 프로토콜
다음 ATAC-Seq 프로토콜을 권장합니다. Buenrostro J, Wu B, Chang H, Greenleaf W. ATAC-seq: a method for assaying chromatin accessibility genome-wide. Curr Protoc Mol Biol. 2015;109:21.29.1-21.29-9.
TDE1 효소 및 버퍼 키트는 현재 Illumina에서 별도로 구입할 수 있습니다(카탈로그 번호 20034197 및 20034198). 효소 및 버퍼 농도를 포함한 프로토콜의 다른 모든 단계는 동일하게 유지됩니다.
프로토콜 보기
단일세포 ATAC-Seq
단일세포 ATAC-Seq은 단일세포의 구획화 및 바코드를 Tn5 tagmentation과 결합합니다. Tn5 전위효소는 시퀀싱 어댑터로 열린 크로마틴 영역에 태그를 지정합니다. 그런 다음 태그가 지정된 DNA 절편을 정제, 증폭 및 시퀀싱합니다.
단일세포 시퀀싱에 대해 더 알아보기
ATAC-Seq에 대한 커버리지 권장사항
ATAC-Seq에 필요한 최소 시퀀싱 커버리지는 연구 목적에 따라 다릅니다. 이 표는 일반적인 애플리케이션에 대한 몇 가지 가이드라인을 제공합니다.
ATAC-Seq용 페어드 엔드 리드(paired-end·reads) 사용을 권장합니다. 싱글 리드 시퀀싱과 비교할 때 페어드 엔드 리드는 다음을 제공합니다.
- 더 높은 고유 정렬 비율
- PCR 중복 제거
- 접근 가능한 시퀀스에 대한 더욱 완전한 정보
- 리드를 뉴클레오솜 프리, 단일 뉴클레오솜 또는 디뉴클레오솜으로 분류하는 기능
| 연구 목표 | 권장 뎁스(depth) |
|---|---|
| 인간 샘플의 열린 크로마틴 차이 식별 | ≥ 50 M 페어드 엔드 리드 |
| 유전자 조절 네트워크 구성을 위한 전사 인자 풋 프린팅 | > 200 M 페어드 엔드 리드 |
| 단일세포 분석 | 핵/세포당 25–50 K 페어드 엔드 리드 |
실험 요건이 다양할 수 있으므로 과학 문헌을 참조하여 프로젝트에 적합한 커버리지 수준을 결정하는 것이 좋습니다.
웨비나: Assaying Genome-Wide Chromatin Accessibility with ATAC-Seq
이 웨비나에서는 유전체 차원의 크로마틴 접근성 프로파일링에 ATAC-seq을 사용하는 방법과 이 기술이 다른 크로마틴 접근성 프로파일링 방법과 어떻게 어울리는지를 알아봅니다. William Greenleaf가 ATAC-seq의 개발, 사용 및 단일세포에 대한 적응에 대해 논의합니다. Bing Ren과 Sebastian Preissl이 조합 인덱싱을 사용한 단일세포 ATAC-Seq 및 뇌, 심장 및 기타 조직에 대한 적용에 대해 논의합니다.
웨비나 보기주요 ATAC-Seq 논문
Transposition of native chromatin for fast and sensitive epigenomic profiling of open chromatin, DNA-binding proteins and nucleosome position.
Buenrostro JD, Giresi PG, Zaba LC, et al.
Nat Methods. 2013;10(12):1213-1218.
Epigenome-wide study uncovers large-scale changes in histone acetylation driven by tau pathology in aging and Alzheimer’s human brains.
Klein HU, McCabe C, Gjoneska E, et al.
Nat Neurosci. 2019;22(1):37-46.
Epigenetic control of innate and adaptive immune memory.
Lau CM, Adams NM, Geary CD, et al.
Nat Immunol. 2018;19(9):963-972.
Multiplex single-cell profiling of chromatin accessibility by combinatorial cellular indexing.
Cusanovich DA, Daza R, Ade A, et al.
Science. 2015;348(6237):910-914.
Single-cell chromatin accessibility reveals principles of regulatory variation.
Buenrostro JD, Wu B, Litzenburger UM, et al.
Nature. 2015;523(7561):486-490.
Droplet-based combinatorial indexing for massive-scale single-cell chromatin accessibility.
Lareau CA, Duarte FM, Chew JG, et al.
Nat Biotechnol. 2019;37(8):916-924.
주요 제품
Tagment DNA TDE1 Enzyme and Buffer Kits
Use these components in ATAC-Seq experiments to analyze chromatin accessibility.
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참고 문헌
- Cusanovich DA, Reddington JP, Garfield DA, et al. The cis-regulatory dynamics of embryonic development at single-cell resolution. Nature. 2018; 555:538-542. 13.
- Gate RE, Cheng CS, Aiden AP, et al. Genetic determinants of co-accessible chromatin regions in activated T-cells across humans. Nat Genet. 2018; 50:1140-1150.
- Cao J, Cusanovich DA, Ramani V, et al. Joint profiling of chromatin accessibility and gene expression in thousands of single cells. Science. 2018;361:1380-1385.