ATAC-Seq específico de adipócitos com tecido adiposo usando classificação de núcleo ativado por fluorescência

O tecido adiposo, que é especializado para armazenar o excesso de energia na forma de moléculas lipídicas, é um órgão chave para a regulação metabólica. O controle rigoroso da formação e manutenção dos adipócitos é vital para a função do tecido adiposo e para a homeostase energética de todo o corpo¹. Muitos reguladores transcricionais desempenham um papel crítico no controle da diferenciação, plasticidade e função dos adipócitos; Alguns desses reguladores estão implicados em distúrbios metabólicos em humanos ^2,3. Avanços recentes em técnicas de sequenciamento de alto rendimento para expressão gênica e análise epigenômica têm facilitado ainda mais a descoberta dos reguladores moleculares da biologia dos adipócitos⁴. Estudos de perfis moleculares utilizando tecidos adiposos são desafiadores devido à heterogeneidade desses tecidos. O tecido adiposo é constituído principalmente por adipócitos, responsáveis pelo armazenamento de gordura, mas também contém vários outros tipos celulares, como fibroblastos, células endoteliais e células imunes⁵. Além disso, a composição celular do tecido adiposo é drasticamente alterada em resposta a mudanças fisiopatológicas, como temperatura^{e estado} nutricional6. Para superar esses problemas, desenvolvemos previamente um camundongo repórter transgênico, denominado Nuclear Tagging and Translating Ribosome Affinity Purification (NuTRAP), que produz ribossomos marcados com GFP e núcleos biotinilados marcados com mCherry de maneira dependente de Cre recombinase⁷. O sistema de marcação dupla permite realizar análises transcriptômicas e epigenômicas específicas do tipo celular com tecidos. Usando camundongos NuTRAP cruzados com linhagens adiponectina-Cre específicas de adipócitos (Adipoq-NuTRAP), caracterizamos previamente perfis de expressão gênica e estados de cromatina de populações de adipócitos puros in vivo e determinamos como eles são alterados durante a obesidade ^7,8. Anteriormente, camundongos NuTRAP cruzados com linhagens Ucp1-Cre específicas de adipócitos marrom e bege (Ucp1-NuTRAP) permitiram caracterizar o remodelamento epigenômico da rara população termogênica de adipócitos, adipócitos bege, em resposta a mudanças de temperatura⁹.

ATAC-seq é um método analítico amplamente utilizado para avaliar a acessibilidade da cromatina em todo o genoma. A transposase hiper-reativa Tn5 utilizada no ATAC-seq permite a identificação de regiões abertas da cromatina por meio da marcação de adaptadores de sequenciamento na região acessível à cromatina dos núcleos¹⁰. ATAC-seq é um método simples, mas fornece resultados robustos e é altamente eficiente mesmo com amostras de baixa entrada. Tornou-se, assim, um dos métodos de perfil epigenômico mais populares e tem contribuído para o entendimento dos mecanismos regulatórios da expressão gênica em diversos contextos biológicos. Desde que o protocolo ATAC-seq original foi criado, várias técnicas derivadas do ATAC-seq foram desenvolvidas para modificar e otimizar o protocolo para vários tipos de amostras. Por exemplo, o Fast-ATAC é projetado para analisar amostras de células sanguíneas¹¹, o Omni-ATAC é um protocolo otimizado para amostras de tecido congelado 12 e o MiniATAC-seq é eficaz para análise embrionária em estágio inicial¹³. Entretanto, a aplicação do método ATAC-seq aos adipócitos, especialmente a partir de amostras de tecido, ainda é um desafio. Além da heterogeneidade do tecido adiposo, seu alto conteúdo lipídico pode interferir em reações eficientes de recombinação pela transposase Tn5 mesmo após o isolamento do núcleo. Além disso, o alto conteúdo mitocondrial em adipócitos, particularmente em adipócitos marrons e bege, causa alta contaminação do DNA mitocondrial e leituras de sequenciamento desperdiçadas. Este trabalho descreve um protocolo para ATAC-seq específico para adipócitos usando camundongos Adipoq-NuTRAP (Figura 1). Aproveitando a classificação de núcleos marcados com fluorescência, este protocolo permite a coleta de populações puras de núcleos de adipócitos longe de outros tipos de células de confusão e a remoção eficiente de lipídios, mitocôndrias e debris teciduais. Assim, este protocolo pode gerar dados de alta qualidade específicos do tipo celular e minimizar o desperdício de leituras mitocondriais enquanto usa uma quantidade reduzida de entrada e reagentes em comparação com o protocolo padrão.