华大基因依托BGISEQ-500平台强大的测序实力,推出性价比超高的表观组学研究利器ATAC-Seq(Assay for Transposase-Accessible Chromatin using Sequencing)。该技术通过改造后活性极高的转座酶介导,对染色质结构开放区域进行捕获测序,仅需少量细胞便可获得实时全基因组活性调控序列信息,广泛应用于转录因子结合分析、核小体定位、活性调控元件分布等研究,在表观遗传机制研究领域有广阔的应用前景。

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图1. ATAC-Seq示意图

技术优势

快速 实验流程精简,交付周期更短

微量 所需细胞量少(低至数百个细胞),适用于临床样本

准确 技术重复性好,与同类技术及同类测序平台一致性高

全面 获得信息量大(全基因组调控活性图谱、全转录因子结合图谱)

超值 依托华大基因BGISEQ-500平台强大的测序实力,超高性价比

研究内容

标准信息分析

标准信息分析:

1) 数据基本处理与质控

2) 文库插入片段长度分布

3) 基因组测序深度累积分布

4) 各样品基因promoter(up2K)区测序深度分布

5) Peak检测

6) Peak长度分布

7) Peak深度分布

8) 样本生物学重复 IDR 分析

9) Peak在基因功能元件上的分布

10) Peak相关基因

11) Peak相关基因的GO功能显著性富集分析

12) Peak相关基因的pathway富集分析

13) 样本间差异peak检测

14) 样品间差异peak在基因功能元件的分布

15) 样品间差异peak相关基因

16) 样品间差异peak相关基因的GO和KEGG富集分析

高级信息分析:

17) 核小体定位分析

18) 转录因子结合分析(需客户提供感兴趣的TF名称)

19) 全基因组活性图谱

定制化信息分析

可结合客户的需求,协商确定定制化信息分析内容(如ATAC-Seq与RNA-Seq关联分析等)。


技术应用

1、全基因组调控活性图谱分析

染色质结构的改变对细胞的命运会产生极大的影响,染色质结构开放程度影响蛋白结合程度,开放程度也直接反映了染色质转录活性,因此,对特定时间空间下染色质开放区域进行捕获,获得全基因组调控活性区域信息,对基因表达调控网络研究具有重要意义。

通过 ATAC-Seq数据分析,可以获得高置信度的染色体结构开放区域。结合reads分布和 Peak检测结果,绘制出每个样品在整个基因组水平上的调控活性图谱。

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图2. 全基因组调控活性图谱

2、核小体定位预测

由DNA和组蛋白形成的核小体是构成真核细胞染色质的基本结构单位,每个核小体由146bp的DNA缠绕组蛋白八聚体约1.65圈形成,核小体与核小体之间通过20-50bp的连接DNA相连,DNA与组蛋白的结合并不是固定不变的,没有核小体结合的DNA区域易于各种调节蛋白的接近和结合。在基因组上核小体位置的精确确定称为核小体定位,它的定位变化总是伴随着基因从抑制到转录状态的转变,核小体定位在转录调控、DNA复制和修复等多种细胞过程中有重要研究价值,也是目前表观遗传学研究的热点。结合核小体结构特征和ATAC-Seq插入片段分布进行分析,将插入片段105bp以内的片段判定为NFR区域(核小体缺失区域),将105-250bp插入片段判定为核小体分布区域,进而对核小体进行精准定位。

图3.核小体结构结构

图4. 核小体定位预测模型

3、转录因子结合分析

真核生物基因表达是一个复杂而有序的过程,它是众多反式作用因子和顺式作用元件之间相互作用的结果,特定时间空间下又有哪些反式作用因子和顺式作用元件互作参与?

反式作用因子是指能直接或间接识别和结合在顺式作用元件上,调控靶基因表达的蛋白质因子,一般也称为转录因子(transcriptional factor,TF),转录因子结合位点((Transcription factor binding site, TFBS)是与转录因子结合的DNA 序列。确定TFBS是理解转录调控机制, 建立转录调控网络的关键问题。通过ATAC-Seq转录因子足迹分析(TF footprinting analysis), 可对TF结合情况进行预测,甚至进一步对全转录因子结合进行分析。

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图5. 转录因子结合预测模型

技术参数

一、 样品要求

样品类型:细胞系样品

样本起始量:建库起始量500-50000个,为保证实验成功率,建议所送细胞量大于1×106。

二、 执行周期

24个样本以下,35个工作日

三、 推荐数据

推荐数据量:≥50M clean reads

测序策略:BGISEQ-500平台 PE50