表觀遺傳學主要指基于非基因序列改變所致基因表達水平變化，如DNA甲基化和染色質(zhì)構(gòu)象變化等，是研究在基因核苷酸序列不發(fā)生改變的情況下，基因表達的可遺傳的變化的一門遺傳學分支學科，隨著第二代測序技術(shù)（NGS）的興起，衍生出多種表觀遺傳研究方法。
基于NGS的表觀遺傳學研究方法主要包括：全基因組亞硫酸氫鹽測序法（Whole genome bisulfite sequencing，WGBS），簡化的表觀/代表性亞硫酸氫鹽測序法（Reduced representation bisulfite sequencing，RRBS），甲基化DNA免疫共沉淀測序（Methylated DNA immunoprecipitation sequencing，MeDIP-Seq），染色質(zhì)免疫共沉淀測序（Chromatin immunoprecipitation-chip和Chromatin immunoprecipitation-sequencing，ChIP-seq），Tet輔助重亞硫酸鹽測序（Tet-assisted bisulfite sequencing，TAB-seq），染色體構(gòu)象捕獲測序（3C-seq，4C-seq，5C-seq，Hi-C和ChIA-PET），DNase-seq/FAIRE-seq（DNaseI hypersensitive sites sequencing/Formaldehyde-assisted isolation of regulatory elements sequencing），ATAC-seq（Assayfor Transposase-Accessible Chromatin with high throughput sequencing）及RNA-seq。
從本節(jié)開始，會陸續(xù)為大家介紹基于NGS（Next Generation Sequencing）的研究策略，本章節(jié)優(yōu)先為大家介紹ATAC-seq研究。
ATAC-seq概念
ATAC-seq：Assayfor Transposase-Accessible Chromatin with high throughput sequencing（使用高通量測序?qū)n5轉(zhuǎn)座酶易接近性核染色質(zhì)區(qū)域進行測序分析），由美國加利福尼亞州斯坦福大學研究人員于2013年提出，是一種表觀遺傳學研究技術(shù)，通過轉(zhuǎn)座酶對某種特定時空下開放的核染色質(zhì)區(qū)域進行切割，獲得在該時空下基因組中所有活躍轉(zhuǎn)錄的調(diào)控序列。通過ATAC-seq研究可以得到全基因組上處于開放狀態(tài)的染色質(zhì)區(qū)域，進一步定位核小體及相關(guān)調(diào)控元件。
圖1ATAC-seq流程示意圖[1]
圖2人血細胞ATAC-seq研究[1]
植物：針對植物，Tn5轉(zhuǎn)座酶同時可以錨定核外遺傳物質(zhì)，如葉綠體的基因組，降低了映射到核基因組的reads比例，減少了可用于鑒定開放染色質(zhì)調(diào)控區(qū)域的信息量，因此主要利用如下兩種方法進行ATAC-seq研究：
(一)蔗糖沉淀法（Sucrose Sedimentation）：蔗糖沉淀細胞核—Tn5轉(zhuǎn)座酶酶切—回收片段建庫測序。
(二)INTACT法（Isolationof Nuclei TAgged in specific Cell Types）：植物轉(zhuǎn)基因組載體構(gòu)建——細胞核生物素連接酶標記——細胞核磁珠純化——Tn5轉(zhuǎn)座酶酶切—回收片段建庫測序。
圖3 植物擬南芥細胞核純化方法[2]
圖4ATAC-seq分析流程[1]
上述為大家簡單介紹了ATAC-seq相關(guān)研究方法，有關(guān)ATAC-seq在表觀遺傳學中的具體分析內(nèi)容及應(yīng)用，小邁將在下節(jié)基于NGS的表觀遺傳學研究方法—ATAC-seq（下）為大家詳細進行介紹。
參考文獻
【1】Buenrostro,J,D, et al. Transposition of native chromatin for fast and sensitive epigenomicprofiling of open chromatin, DNA-binding proteins and nucleosome position.Nature methods，2013.
【2】Bajic,M, et al. Identification of Open Chromatin Regions in Plant Genomes UsingATAC-Seq. Methods Mol Biol，2018.
如果您的項目有問題，歡迎咨詢我們，我們將免費為您設(shè)計文章方案。
京公網(wǎng)安備 11011302003368號