ATAC-Seqとは？
ATAC-Seq（Assay for transposase-accessible chromatin with sequencing）は、ゲノム全体のクロマチンアクセシビリティを決定するための一般的な方法です。オープンクロマチンの領域をシーケンスすることで、ATAC-Seqはクロマチンのパッケージングやその他の要因が遺伝子発現にどのように影響するかを明らかにするのに役立ちます。
ATAC-Seqは、規制要素の事前知識を必要としないため、強力なエピジェネティックな発見ツールとなります。複雑な疾患、胚発生、T細胞活性化、およびがんにおけるクロマチンアクセシビリティ、転写因子結合、および遺伝子制御をよりよく理解するために使用されてきました。1,2 ATAC-Seqは、バルク細胞集団または単一細胞で高解像度で実施できます。
ATAC-Seqのアプリケーション
ATAC-Seqによるクロマチンアクセシビリティ解析は、ゲノムの制御環境に対する貴重な洞察を提供します。一般的なアプリケーションには以下のものがあります。
- ヌクレオソームマッピング
- 転写因子結合解析
- 新しいエンハンサーの同定
- 疾患関連の制御メカニズムの探索
- 細胞型特異的な制御解析
- 進化的研究
- 比較エピゲノミクス
- バイオマーカーの発見
さらに、ATAC-Seqは、遺伝子発現を研究するためのマルチオミクスアプローチとして、RNAシーケンスなどの他の手法と組み合わせることができます。3 後続の実験には、エピジェネティックな制御の形態をさらに特徴付けるためのChIP-Seq、Methyl-Seq、またはHi-C-Seqが含まれることがよくあります。
FDAATAC-Seqでは、複雑または希少な組織におけるエピジェネティックな変動や、これまでゲノムワイドレベルでは観察できなかった細胞集団におけるエピゲノムランドスケープについて質問することができます。
ATAC-Seqの仕組み
ATAC-Seqでは、ゲノムDNAは高活性トランスポサーゼであるTn5に曝されます。Tn5は同時にDNAを断片化し、オープンクロマチン部位に優先的に挿入し、シーケンスプライマー（タグメンテーションと呼ばれるプロセス）を追加します。シーケンスされたDNAはオープンクロマチンを同定し、データ解析は遺伝子制御に対する洞察を提供します。
ATAC-Seqによるクロマチンランドスケープの調査
Greenleaf博士と彼のチームがATAC-Seqをどのように開発したか、そしていつかがんと自己免疫疾患の発症と治療に新しい洞察をもたらす可能性があると彼が考える理由について学びます。
インタビューを読むATAC-Seqプロトコール
以下のATAC-Seqプロトコールを推奨します。Buenrostro J, Wu B, Chang H, Greenleaf W. ATAC-seq：ゲノム全体のクロマチンアクセシビリティをアッセイする方法。Curr Protoc Mol Biol. 2015;109:21.29.1-21.29-9。
TDE1酵素およびバッファーキットは、イルミナ（カタログ 20034197および20034198）。酵素やバッファー濃度など、プロトコールの他のすべてのステップは同じままです。
プロトコールを見る
シングルセルATAC-Seq
シングルセルATAC-Seqは、シングルセルのコンパートメント化とバーコード化をTn5タグメンテーションと組み合わせています。Tn5トランスポサーゼ は、シーケンスアダプターでオープンクロマチン領域にタグを付けます。次に、タグ付けされたDNA断片を精製し、増幅し、シーケンスします。
シングルセルシーケンスの詳細はこちら
ATAC-Seqの推奨カバレッジ
ATAC-Seqに必要な最低限のシーケンスカバレッジは研究目的によって異なります。この表には、一般的なアプリケーションに関するガイドラインが記載されています。
ATAC-Seqにはペアエンドリードを使用することを推奨します。シングルリードシーケンスと比較して、ペアエンドリードは以下を提供します。
- 高いユニークアライメント率
- PCR重複の除去
- アクセス可能なシーケンスに関する詳細情報
- ヌクレオソームフリー、モノヌクレオソーム、またはジヌクレオソームにリードを分類する能力
| 研究目標 | 推奨深度 |
|---|---|
| ヒトサンプルにおけるオープンクロマチンの違いの同定 | ≥ 5,000万ペアエンドリード |
| 遺伝子制御ネットワークを構築するための転写因子フットプリンティング | > 2億のペアエンドリード |
| シングルセル解析 | 核/細胞あたり25～50 Kペアエンドリード |
実験のニーズはさまざまであるため、科学文献を参照して、プロジェクトに適したカバレッジレベルを決定することをお勧めします。
ウェビナー：ATAC-Seqによるゲノムワイドクロマチンアクセシビリティのアッセイ
このウェビナーでは、ゲノムワイドなクロマチンアクセシビリティプロファイリングにATAC-seqを使用する方法と、他のクロマチンアクセシビリティプロファイリング手法とどのように適合するかを学びます。William Greenleafが、ATAC-seqの開発、その使用、および単一細胞への適応について説明します。Bing Ren氏とSebastian Preissl氏が、コンビナトリアルインデックスと脳、心臓、その他の組織への応用を用いたシングルセルATAC-seqについて語ります。
ウェビナーを視聴する注目のATAC-Seq出版物
オープンクロマチン、DNA結合タンパク質、ヌクレオソーム位置の迅速かつ高感度なエピゲノムプロファイリングのための天然クロマチンのトランスポジション。
Buenrostro JD, Giresi PG, Zaba LC, et al.
ネイティブメソッド。2013;10(12):1213-1218。
エピゲノムワイドな研究により、老化とアルツハイマー病のヒト脳におけるタウ病理によって引き起こされるヒストンアセチル化の大規模な変化が明らかになりました。
Klein HU、McCabe C、Gjoneska Eら
Nat Neurosci。2019;22(1):37-46。
自然免疫メモリーと適応免疫メモリーのエピジェネティック制御。
Lau CM, Adams NM, Geary CD, et al.
天然免疫。2018;19(9):963-972。
コンビナトリアルセルインデックスによるクロマチンアクセシビリティのマルチプレックスシングルセルプロファイリング。
Cusanovich DA, Daza R, Ade A, et al.
科学。2015;348(6237):910-914。
シングルセルクロマチンのアクセシビリティは、規制上の変動の原則を明らかにします。
Buenrostro JD, Wu B, Litzenburger UM, et al.
自然。2015;523(7561):486-490。
液滴ベースのコンビナトリアルインデックスにより、大規模なシングルセルクロマチンアクセシビリティを実現します。
Lareau CA, Duarte FM, Chew JG, et al.
Nat Biotechnol。2019;37(8):916-924。
主な製品
Tagment DNA TDE1 Enzyme and Buffer Kits
Use these components in ATAC-Seq experiments to analyze chromatin accessibility.
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参考文献
- Cusanovich DA, Reddington JP, Garfield DA, et al. シングルセル解像度での胚発生のシス制御力学。 自然。2018; 555:538-542。13.
- ゲートRE、Cheng CS、Aiden APなど ヒト全体の活性化T細胞における同時アクセス可能なクロマチン領域の遺伝的決定因子。Nat Genet. 2018; 50:1140-1150。
- Cao J, Cusanovich DA, Ramani V, et al. 数千の単一細胞におけるクロマチンアクセシビリティと遺伝子発現の共同プロファイリング。 科学。2018;361:1380-1385。