Mappatura del genoma della cromatina accessibile in linfociti T umani primari da ATAC-Seq

ATAC-seq^1,2 è un metodo affidabile che consente l’identificazione di regioni di cromatina aperta regolamentare³ e posizionamento nucleosoma. Questa informazione viene applicata per dedurre la posizione, identità e attività di fattori di trascrizione. Sensibilità del metodo di misurazione quantitativa delle variazioni nella struttura cromatinica permette lo studio dell’attività dei fattori della cromatina, compreso remodelers della cromatina e modificatori, come pure l’attività trascrizionale di RNA polimerasi II¹. Così ATAC-seq fornisce un approccio potente e imparziale per decifrare i meccanismi che governano la regolazione trascrizionale in qualsiasi tipo di cellula di interesse. Descriviamo l’adattamento di ATAC-seq per cellule umane primarie di Th1 e Th2.

ATAC-seq, iperattivo Tn5 transposase caricato con adattatori per frammentazione del DNA di sequenziamento di nuova generazione (NGS) coppie con la codifica del DNA con adattatori (cioè, il processo di “tagmentation”)¹. In seguito l’amplificazione di PCR, le librerie di DNA risultante sono pronte per il sequenziamento di nuova generazione (Figura 1). Il tagmentation preferenziale della cromatina accessibile viene rilevato dall’analisi dell’arricchimento locale di letture di sequenziamento ATAC-seq.

La breve procedura sperimentale e requisito per meno materiale di partenza, rispetto al altri metodi per misurare l’accessibilità della cromatina e posizionamento nucleosomal dnasi-seq⁴, FAIRE-seq⁵e MNase-seq⁶, ha promosso l’uso di ATAC-seq in più sistemi biologici tra cui cellule primarie umane^1,7 e campioni clinici⁸, così come organismi unicellulari⁹, piante¹⁰, mosche della frutta¹¹ e vari mammiferi¹².

L’identità della trascrizione, fattori che sono associati ai loci accessibile possono essere scoperta dalla analizzando l’arricchimento dei loro motivi di sequenza di associazione o combinando ATAC-seq con immunoprecipitazione della cromatina (ChIP) seguita da (sequenziamento del DNA di alto-rendimento ChIP-seq). Questo approccio ha permesso l’identificazione di fattori di trascrizione lineage-specifici importanti per l’ematopoiesi in mouse¹³. La natura imparziale e globale di ATAC-seq permette di studiare la regolazione genica negli organismi per i quali i reagenti come gli anticorpi per l’analisi di ChIP non sono disponibili. Ad esempio, variazioni di evolutive in cis-regioni regolarici sono state identificate attraverso lo studio di cellule neurali craniche della cresta da esseri umani e scimpanzé¹⁴, variazioni inerenti allo sviluppo di elementi regolatori durante primo mouse l’embriogenesi¹⁵, cambia nel panorama normativo durante un ciclo di vita di unicellulari owzarzaki c.⁹e l’evoluzione dei promotori e rinforzatori attraverso 20 mammifero specie¹².

ATAC-seq è stato strumentale per misurare l’accessibilità della cromatina in singole cellule, così rivelando variabilità all’interno di popolazioni di cellule, che solitamente sfugge genoma studi^7,16. Inoltre, ATAC-seq può essere utilizzato per studiare i cambiamenti che si verificano in condizioni di malattia, in cui i campioni sono rari nelle regioni regolatrici del DNA. Ad esempio, ATAC-seq può essere utilizzato per studiare i cambiamenti nel panorama normativo durante l’insorgenza della leucemia mieloide acuta (AML)¹⁷ o Ras-driven oncogenesi¹¹.