ATAC-seq全名Assay for Transposase Accessible Chromatin with high-throughput sequencing(基于高通量测序的染色质转座酶可接近性实验)，该技术使用改造后的Tn5转座酶，并将转座DNA设计为测序接头，直接将测序接头引入开放染色质中，进行测序。

1、简介

细胞周期的不同时期，DNA的浓缩程度是不同的。间期染色体表现为染色质具有转录活性。而中期的染色体具有转录惰性。间期染色体在细胞核中并非随机分布，不同染色体都具有相对独立的空间，称之为染色体领地（chronosome territory，CT）。研究发现，贫基因（gene-porr）的CT一半靠近核膜，而富含基因（gene-rich）的染色体通常位于核膜内部。用内切核糖酶--微球菌核酸酶(micrococcal nuclease, MNase, MN酶)处理染色质可以得到单个核小体，染色质结构改变会发生在与转录起始相关或与DNA的某种结构特征相关的特定位点。
当染色质用DNA酶I(DNase)消化时，第一个效果就是在双链体中特定的超敏位点(hypersenitive site)引入缺口，这种敏感性可以反映染色质中DNA的可及性(accessible)，也就是说这些是染色质中DNA由于未组装成通常核小体结构而特别暴露出的结构。
许多超敏位点与基因表达有关。每个活性基因在启动子区域都存在一个超敏位点。大部分超敏位点仅存在于相关基因正在被表达的或正在准备表达的细胞染色中；基因表达不活跃时他们则不出现。DNA暴露在核小体表面使得其能被特定的核酸酶接近并切割。
ATAC seq技术就是利用了改造后的Tn5转座酶，并将转座DNA设计为接头序列，这样便可以通过“剪切”和“粘贴”的方式，直接将测序接头引入到开放的染色质中，进行捕获测序。

图1 ATAC seq principle

2、不同染色质开放性技术手段比较

（1）操作简单省时，优化了建库步骤，提高了可重复性并同时降低了错误率；

（2）与chip-seq相比，可以实现对无chip级别抗体的基因进行转录因子结合位点分析，扩大了物种适用性；

（3）样本起始量大大降低，只需要10s左右的细胞量即可完成一次实验；

图2 不同染色质开放性技术比较

3、适用范围

该技术在动植物表型差异、复杂疾病、肿瘤研究中都具有广泛的应用前景。ATAC-seq在科学研究上主要应用于以下几个方面：

1、获得样本间染色质开放性差异信息

图3 ATAC-seq揭示耗竭T细胞的染色质开放性差异

2017年，Debattama R. Sen等在Nature上发表T细胞耗竭的研究文章，发现在耗竭T细胞和效应T细胞之间，基因转录表达谱差异仅有9.75%，但ATAC-seq展示的染色质开放性差异高达44.48%，说明ATAC-seq的检测可以获得转录调控方面的重要信息，并且极为灵敏。

2、揭示核小体位置（Nucleosome）

图4 核小体定位研究实现肿瘤分型

核小体定位变化总是伴随着基因表达模式的转变，其在转录调控、DNA复制和修复等多种细胞过程及肿瘤研究中有重要研究价值，也是目前表观遗传学研究的热点。例如，2016年Snyder等发表在Cell上的文章证实，不同种类肿瘤的核小体定位存在显著差异，可以借此进行肿瘤分型研究。

3、全基因组范围的转录因子（TFs）结合位点分析

图5 ATAC-seq检测转录因子结合位点

确定转录因子结合位点（TFBS）是理解转录调控机制，建立转录调控网络的关键，可以提供基因表达机制层面的重要信息。

参考：ATAC-Seq 数据分析一文就够(上）http://www.360doc.com/content/17/1218/22/19913717_714335567.shtml
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