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    伯豪生物
    開放性染色質測序技術(ATAC-seq)

    技術簡介

    在有限的細胞核空間中,基因組的大部分是緊密折疊的,僅留下需要轉錄的部分是開放的?;罨恼{控序列上結合有轉錄因子,轉錄因子會招募其他蛋白啟動基因轉錄。人體內有些基因幾乎一直處于開啟狀態,有些基因用過之后就被閑置在一邊,它們的活性都處于嚴格的調控之下。因此,研究人員有較高的興趣 來確定一個給定的細胞類型中哪些基因組區域是有活性的。美國斯坦福大學的 Howard Chang 開發一種被稱作 ATAC-seq(Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high throughput sequencing),利用高通量測序技術檢測轉座酶易接近染色質的技術。ATAC-seq 只需要很少的細胞就能鑒定基因組中所有活躍的調控序列。在 ATAC-seq 技術中,DNA 探針(作為轉座子發揮作用)通過酶促反應(轉座酶 Tn5)被整合到基因組的開放區域,然后通過測序來鑒定這些區域。

    ATAC-seq 技術簡介圖示

    應用領域

    通過 ATAC-seq 技術我們可以獲得在該特定時空下細胞基因組中所有的處于松散狀態的核酸序列,真核細胞通過將基因組 DNA 與組蛋白進行不同層次的折疊組裝成染色質,這些精密組裝信息在基因轉錄調控中起決定性作用。染色質區域的可接近性是特異性反式作用因子和順式調控元件相互作用的前提。結合 ATAC-seq 技術與 RNA-seq 技術便可以分析出所有活躍轉錄的調控序列,這為研究其上游的轉錄因子提供了重要的指導。

    伯豪優勢

    伯豪自研組織保護液,保證長途運輸的細胞活性;

    伯豪生物自研 ATAC-seq 細胞保護液和 ATAC-seq 組織保護液,保證 48 hours 長途運輸的細胞活性;

    成熟的單細胞懸液制備技術,細胞活性在 90% 以上;

    嚴格控制線粒體污染率低于 5%;

    個性生物信息分析,可提供多種個性化的實現方案。

    樣本要求

    樣本類型: 新鮮細胞,數量為 1×103;– 105;

    新鮮組織,質量為 50mg/ 份;

    測序模式:illumina Hiseq PE150;

    推薦數據量:≥10Gb/ 樣本。

    分析流程

    ATAC-seq 數據分析示例圖


    ATAC-seq 數據分析示例圖 1

    ATAC-seq 數據分析示例圖 2

    ATAC-seq 數據分析示例圖 3

    ATAC-seq 數據分析示例圖 4

    ATAC-seq 數據分析示例圖 5

    ATAC-seq 數據分析示例圖 6

    案例展示

    案例:對人類精原干細胞中 DNAme,染色質和轉錄分析進行多組學分析

    研究背景

    發育生物學(Developmental biology)是對于生物體生長和發育過程的研究。發育生物學研究基因對細胞生長,分化和形態發生(Morphogenesis)的調控,這些過程使生物體形成組織和器官。

    在 20 世紀中,許多與胚胎發育有關的分子都被定義出來。轉錄因子(transcription factors)是細胞中基因表現的關鍵調控者。在不同的細胞中,如上皮細胞、肌肉細胞、神經細胞等,因為轉錄調控而有不同的蛋白質表現。轉錄因子受到細胞核外,訊息傳遞路徑(signaling transduction pathway)的影響。訊息傳遞路徑通常包括了受體(receptor)和它的配體(ligand),并有其他酵素,如蛋白激酶(protein kinases)介入。

    文章探究了人類精原干細胞(hSSCs)的 DNA 甲基化(DNAme),染色質和轉錄狀態,以了解轉錄,信號和代謝狀態在 hSSC 分化過程中的轉變。這篇文獻不僅可以作為發育研究的參考文獻,還可以作為聯合 ATAT-seq、WGBS、RNA-seq 的參考文獻。

    研究思路

    實驗材料:健康成年人的 5 個睪丸樣本。

    關鍵技術

    1、ATAC-seq(SSEA4+ SSCs 或培養 ESCs);

    2、組織酶解,MACS 分選 SSEA4+ 或 c -KIT+ 細胞;

    3、單細胞轉錄組測序和大量細胞轉錄組測序;

    4、全基因組重亞硫酸氫鹽測序(SSEA4+ 細胞)。

    研究成果

    ATAC-seq 案例分析結果圖 1

    ATAC-seq 案例分析結果圖 2

    作者發現 hSSC 具有獨特的 DNA 甲基化和開放染色質景觀,同時發現開放的染色質富含激素受體的結合位點和潛在的先驅因子,這可能會激發 hSSCs 的激素反應。重要的是,單細胞 RNA 測序(scRNA-seq)分析揭示了從 hSSCs 向分化 c -KIT + 過渡期間存 4 種不同的細胞狀態,描繪了 hSSCs 潛在的發育軌跡,即 hSSC 從靜止到增殖,代謝活躍、到分化為精原細胞的 4 種細胞狀態。此外,還使用免疫熒光直接可視化 scRNA-seq 鑒定的差異表達基因子集的蛋白質表達,原位驗證了關鍵基因組學發現。

    參考文獻

    Guo J, Grow E J, Yi C, et al. Chromatin and single-cell RNA-seq profiling reveal dynamic signaling and metabolic transitions during human spermatogonial stem cell development[J]. Cell Stem Cell, 2017, 21(4): 533-546. e6.

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