Mapping genomweite zugänglich Chromatin in primären menschlichen T-Lymphozyten durch ATAC-Seq

ATAC-Seq^1,2 ist eine robuste Methode, die Ermittlung der regulatorischen³ offene Chromatin Regionen und Nukleosom Positionierung ermöglicht. Diese Information gilt für ableiten, die Lage, die Identität und die Aktivität von Transkriptionsfaktoren. Die Methode Empfindlichkeit zur Messung der quantitative Abweichungen in Chromatinstruktur ermöglicht die Untersuchung der Aktivität von Chromatin Faktoren, einschließlich Chromatin Remodelers und Modifikatoren sowie die transkriptionelle Aktivität der RNA-Polymerase II¹. ATAC-Seq bietet somit einen leistungsstarke und unvoreingenommenen Ansatz für die Entschlüsselung der Mechanismen, die transkriptionelle Regulierung in jeden Zelltyp des Interesses zu regieren. Wir beschreiben die Anpassung der ATAC-Seq an primären menschlichen Th1 und Th2-Zellen.

ATAC-Seq geladen hyperaktiven Tn5 Transposase mit Adaptern für Next Generation Sequencing (NGS) Paare DNA-Fragmentierung mit tagging von DNA mit Adaptern (d.h. der Prozess “Tagmentation”)¹. Nach PCR-Amplifikation sind die daraus resultierenden DNA-Bibliotheken bereit für Next Generation Sequencing (Abbildung 1). Die bevorzugte Tagmentation von zugänglich Chromatin wird durch die Analyse der lokalen Bereicherung der ATAC-Seq Sequenzierung liest erkannt.

Die kurze Versuchsdurchführung und Voraussetzung für weniger Ausgangsmaterial, im Vergleich zu anderen Methoden zur Messung von Chromatin Zugänglichkeit und nucleosomal Positionierung z. B. DNase-Seq⁴und FAIRE Seq⁵MNase-Seq⁶, hat die Verwendung von ATAC-Seq in mehrere biologische Systeme, einschließlich menschliche Primärzellen^1,7 und klinischen Proben⁸, sowie Einzeller⁹, Pflanzen¹⁰, Fruchtfliegen^{11 gefördert} , und verschiedene Säugetiere¹².

Die Identität der Transkription, die Faktoren, die an zugänglich Loci gebunden sind durch Analyse der Anreicherung von ihrer Bindung Sequenzmotive oder Kombination von ATAC-Seq mit Chromatin Immunopräzipitation (ChIP) gefolgt von Hochdurchsatz-DNA-Sequenzierung (aufgedeckt werden können ChIP-seq). Dieser Ansatz ermöglicht die Identifizierung von Geschlecht-spezifische Transkriptionsfaktoren wichtig für die Blutbildung Maus¹³. Die unvoreingenommene und globale Natur der ATAC-Seq ermöglicht Studium der Genregulation in Organismen für die Reagenzien wie Antikörper gegen ChIP-Analyse nicht verfügbar sind. Z. B. evolutionäre Variationen in Cis-regulatorische Regionen wurden durch das Studium der kranialen Neuralleiste Zellen von Menschen und Schimpansen¹⁴, Entwicklungsstörungen Variationen in regulatorischen Elemente während der frühen Maus Embryogenese¹⁵, ändert in der regulatorischen Landschaft während einer Lebensdauer von einzelligen C. Owzarzaki⁹und die Entwicklung der Promotoren und Enhancer über 20 Säugetier Arten¹².

ATAC-Seq war auch maßgeblich für die Messung von Chromatin Barrierefreiheit in Einzelzellen, so aufschlussreich Variabilität innerhalb Zell-Populationen, die in der Regel genomweite Studien^7,16entzieht. ATAC-Seq kann darüber hinaus verwendet werden, um Veränderungen zu studieren, die in regulatorischen Regionen der DNA in Erkrankungen, auftreten, in denen Proben selten sind. Z. B. ATAC-Seq kann verwendet werden, um Veränderungen im regulatorischen Umfeld zu studieren, während der Beginn der akuten myeloischen Leukämie (AML)¹⁷ oder Ras-Onkogenese¹¹angetrieben.