解析表观遗传学的工具——ATAC-seq（一）(2)

这部分打开的染色质，就叫开放染色质。而染色质一旦打开，就允许一些调控蛋白（比如转录因子）跑过来与之相结合。
染色质的可及性是表观遗传学的重要组成部分，除此之外，表观遗传学还包括核小体定位、转录因子占用等，对表观遗传学的研究主要采用高通量、全基因组的方法，例如：MNase-seq、DNase-seq、FAIRE-seq、ATAC-seq等。

图1 开放染色质与封闭染色质(Baylin et al., 2007)。
2、ATAC-seq的由来
对于MNase-seq、DNase-seq、FAIRE-seq这3种方法，尽管它们功能强大，但这些方法需要数以百万计的细胞作为起始材料，涉及复杂且耗时的样品制备过程，并且不能同时检测核小体定位、染色质可及性和TF结合的相互作用。这些限制使得这些方法具有一些缺点：
1、目前的方法会平均和“掩盖”细胞群的异质性；
2、细胞通常必须在体外生长才能获得足够的物质，而这样的条件会扰乱体内环境，并以未知的方式调节表观遗传状态。
科学家们为了克服当前方法的局限性，就开发出了新的技术对表观遗传的整体面貌进行分析。ATAC-Seq就是在这种情况下诞生的！
ATAC-seq是“Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high-throughput Sequencing”的缩写，最早是由斯坦福大学的Howard Chang和William Greenleaf实验室的首席研究员Jason Buenrostro于2013年在Nature Methods首次发表。
3、ATAC-seq的原理及过程
ATAC-seq是一种研究表观遗传的创新型技术，它是一种在全基因组水平上通过高度活跃的Tn5转座酶作为探针，切割DNA序列来定位染色质可及性的方法(Buenrostro et al., 2013)（图2）。DNA转座是DNA转座子在DNA转座酶的辅助下，从染色体的一个区域转移到另一个区域的现象(Chuong et al., 2017)。DNA转座子要求插入位点的染色质是开放的，对于ATAC-seq而言，同时需要将携带已知DNA序列标签的转座酶人工添加到细胞核中，对开放染色质进行切割，得到带有标签引物的DNA片段，然后再利用已知序列的标签引物对得到的DNA片段进行扩增，构建测序文库(Buenrostro et al., 2013)。目前，最常用的转座酶是Tn5转座酶，它在可及性染色质上的转座比在不可及染色质上的转座更频繁。