Toewijzing genoom-brede toegankelijk chromatine in primaire menselijke T lymfocyten door ATAC-Seq

ATAC-seq^1,2 is een krachtige methode waarmee identificatie van regelgevende³ open chromatine-regio’s en nucleosoom positionering. Deze informatie wordt afgeleid van de locatie, identiteit en activiteiten van transcriptiefactoren toegepast. De gevoeligheid van de methode voor het meten van kwantitatieve verschillen in de structuur van de chromatine maakt de studie van de activiteit van de chromatine factoren, met inbegrip van chromatine remodelers modifiers, alsmede de transcriptionele activiteit van RNA polymerase II¹. ATAC-seq biedt dus een krachtige en onbevooroordeelde benadering voor het ontcijferen van de mechanismen die transcriptionele verordening in elk celtype van belang regeren. We beschrijven van de aanpassing van ATAC-seq aan primaire menselijke Th1 en Th2 cellen.

ATAC-seq, hyperactieve Tn5 transposase geladen met adapters voor volgende-generatie sequencing (NGS) paren DNA fragmentatie met tagging van DNA met adapters (dat wil zeggen, het proces van “tagmentation”)¹. Na PCR versterking zijn de resulterende DNA-bibliotheken klaar voor de volgende generatie sequencing (Figuur 1). De preferentiële tagmentation voor toegankelijk chromatine is gedetecteerd door de analyse van lokale verrijking van ATAC-seq sequencing luidt als volgt.

De korte experimentele procedure en de behoefte aan minder grondstof, ten opzichte van andere methoden voor het meten van de chromatine toegankelijkheid en nucleosomal positionering zoals DNase-seq⁴, FAIRE-seq⁵en MNase-seq⁶, heeft het gebruik van ATAC-seq bevorderd in meerdere biologische systemen, met inbegrip van menselijke primaire cellen^1,7 en klinische monsters⁸, evenals eencellige organismen⁹, planten¹⁰, fruitvliegen¹¹ , en diverse zoogdieren¹².

De identiteit van de transcriptie factoren die aan toegankelijk loci gebonden zijn kunnen worden ontdekt door het analyseren van de verrijking van hun bindende reeks motieven of ATAC-seq combineren met chromatine immunoprecipitation (ChIP) gevolgd door high-throughput DNA sequencing) ChIP-seq). Deze aanpak ingeschakeld de identificatie van geslacht-specifieke transcriptiefactoren belangrijk voor Haematopoiese in¹³van de muis. De onbevooroordeelde en mondiale aard van ATAC-seq kunt studeren genregulatie in organismen waarvoor reagentia zoals antilichamen ChIP p.a. niet beschikbaar zijn. Bijvoorbeeld, evolutionaire variaties in cis-regelgevende gebieden zijn geïdentificeerd door het bestuderen van de craniale neurale kamcellen van mensen en chimpansees¹⁴, developmental variaties in regelgevende elementen tijdens de vroege muis embryogenese¹⁵, veranderingen in de regelgevende landschap tijdens een levenscyclus van eencellige C. owzarzaki⁹, en de evolutie van de initiatiefnemers en versterkers over 20 zoogdieren soorten¹².

ATAC-seq ook behulpzaam geweest voor het meten van toegankelijkheid van de chromatine in afzonderlijke cellen, aldus onthullende variabiliteit binnen cel populaties, die meestal genoom-brede studies^{7,16 ontwijkt}. ATAC-seq kan bovendien worden gebruikt om te bestuderen van de veranderingen die zich in de regelgevende gebieden DNA in ziekten voordoen, waarin monsters zeldzaam zijn. Bijvoorbeeld, ATAC-seq kan worden gebruikt om te studeren van veranderingen in de regelgevende landschap tijdens de eerste verschijnselen van acute myeloïde leukemie (AML)¹⁷ of Ras-gedreven oncogenese¹¹.