系列筆記基于達(dá)澈生物講座視頻钥勋，從中初步學(xué)習(xí)了解生信分析中常遇到的組學(xué)分析技術(shù)蝌数。
ChIP-seq和 CUT&Tag冠桃、CUT&RUN講座視頻筆記 - 簡書
ATAC-seq講座視頻筆記 - 簡書
CLIP鸯绿、RIP-seq講座視頻筆記 - 簡書
Ribo-seq講座視頻筆記 - 簡書
RIC-seq講座視頻學(xué)習(xí) - 簡書
(eccDNA)circle-seq講座視頻學(xué)習(xí) - 簡書

1、ATAC-seq研究目的

Assays for Transposase-Accessible Chromatin with high throughout sequencing

• ATAC-seq與ChIP-seq都是表觀轉(zhuǎn)錄組學(xué)的重要組成部分；

  
  
  image from wiki

• 如其全稱剩蟀，ATAC-seq是探索染色體可及性（chromatin accessibility）嚎尤，即染色體的開放狀態(tài)（open chromatin）猖辫。

關(guān)于染色體可及性（chromatin accessibility）

• 通常染色體DNA鏈先與組蛋白纏繞1.67圈(147bp)形成核小體(nuclesome)結(jié)構(gòu)酥泞，核小體間通過50bp左右DNA序列相連；然后核小體通過特定折疊方式最終形成致密的染色體結(jié)構(gòu)啃憎。

  
  
  image from wiki

• 若致密的核小體結(jié)構(gòu)被破壞后芝囤，啟動子、增強(qiáng)子辛萍、絕緣子凡人、沉默子等順式調(diào)控原件和反式作用因子可以與之接近，與真核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控密切相關(guān)叹阔。這就是指open chromatin。

• ATAC即研究開放染色質(zhì)區(qū)域里传睹，松散核小體之間耳幢，具有重要調(diào)控意義的連接序列。

2欧啤、ATAC-seq的主要原理

• ATAC的T是指Transposase睛藻，就是指實(shí)驗(yàn)中用到的Tn5轉(zhuǎn)座酶，是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵

• Tn5轉(zhuǎn)座酶簡單來說發(fā)揮cut & paste的作用邢隧，如下圖
  Tn5酶（圖中藍(lán)色小圓圈）從一段DNA序列中剪切掉一條DNA短片段店印，“粘貼”到第二段DNA序列中；

  
  
  image.png

• 而ATAC技術(shù)則利用Tn5酶特性倒慧，并進(jìn)行巧妙設(shè)計(jì)：預(yù)先加上兩個接頭(illumina)按摘，粘貼至特定區(qū)域（open chromatin）兩端，后識別（磁珠）纫谅、PCR構(gòu)建文庫炫贤，測序。

  
  
  image.png

• 如上圖所示付秕，Tn5 轉(zhuǎn)座酶優(yōu)先插入nucleosome-free regions（NFR）的特性兰珍，但是 Tn5 也有可能插入相鄰核小體之間的連接區(qū)，此時其 DNA fragement 會更長（超過150bp）而且和相鄰核小體的個數(shù)相關(guān)询吴。因此ATAC fragment distribubtion中mono-, di-, and tri-nucleosomes (~ 200, 400, 600 bp, respectively)左右特征峰也是質(zhì)檢時的關(guān)注點(diǎn)之一掠河。

  
  
  image from Genome Biology

3、ATAC-seq數(shù)據(jù)分析

image from 達(dá)澈生物

• RAW data → clean data(Cutadapt,fastqc) → Alignment(hisat2) → peak calling(macs2)

上面三步基本與chip-seq分析流程一致猛计，但值得注意的是peak calling時二者存在一定區(qū)別唠摹，這與二者的研究目的與技術(shù)有關(guān)

image.png

chip-seq：雙峰內(nèi)移→單峰（相當(dāng)于蛋白結(jié)合DNA中間位點(diǎn)）；macs有滑，以及雙峰原因見之前筆記
ATAC-seq：雙峰外移→雙峰（對應(yīng)兩個Tn5酶切位點(diǎn)）

接下來的分析同樣也是圍繞peak展開

• site annotation & region function跃闹；
  visualization（profile analysis、heatmap ），可使用Y叔的chipseeker包
• motif（homer）
• Differential analysis
  diff peak望艺，diff function→kegg
• 聯(lián)合RNA-seq苛秕、ChIP-seq等多組學(xué)分析

image from 達(dá)澈生物

4、ATAC-seq文獻(xiàn)閱讀推薦

• The landscape of accessible chromatin in mammalian preimplantation embryos
  • https://www.nature.com/articles/nature18606
• Probing chromatin landscape reveals roles of endocardial TBX20 in septation
  • https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4966318/
• Chromatin accessibility maps of chronic lymphocytic leukaemia identify subtype-specific epigenome signatures and transcription regulatory networks
  • https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5494194/
• Chromatin accessibility underlies synthetic lethality of SWI/SNF subunits in ARID1A-mutant cancers
  • https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5643100/
• Reprogramming of Meiotic Chromatin Architecture during Spermatogenesis
  • https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30735655/#affiliation-1