第24周 2018 — 10.28-11.3
原文鏈接：The chromatin accessibility landscape of primary human cancers
http://science.sciencemag.org/content/362/6413/eaav1898
DOI: 10.1126/science.aav1898
期刊：Science
發(fā)表時(shí)間：26 October 2018
導(dǎo)讀
染色質(zhì)的可及性（chromatin accessibility）通常理解為開(kāi)放染色質(zhì)（open chromatin）檩电，指致密的核小體結(jié)構(gòu)被破壞后咐吼，啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、絕緣子蚯斯、沉默子等順式調(diào)控元件和反式作用因子可以接近的區(qū)域此再，與真核生物的轉(zhuǎn)錄調(diào)控密切相關(guān)。
目前研究染色質(zhì)的可及性的方法有DNase-Seq句惯，MNase-Seq土辩，F(xiàn)AIRE-seq和ATAC-seq支救。ATAC-seq是2013年由斯坦福大學(xué)William J. Greenleaf和Howard Y. Chang實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的，通過(guò)Tn5轉(zhuǎn)座酶切割暴露的DNA并同時(shí)連接上特異性的adapters拷淘，然后連接上adapters的DNA片段被分離出來(lái)用于二代測(cè)序各墨。由于所需細(xì)胞量少，實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單启涯，可以在全基因組范圍內(nèi)檢測(cè)染色質(zhì)的開(kāi)放狀態(tài)贬堵，被廣泛使用。
各種研究方法原理及優(yōu)缺點(diǎn)比較：
| 研究方法 | 所需細(xì)胞數(shù)量 | 原理 | 靶向結(jié)合的基因組區(qū)域 | 實(shí)驗(yàn)要求 |
|---|---|---|---|---|
| DNase-seq | 10^7 | DNase I 內(nèi)切酶對(duì)染色質(zhì)消化扁瓢，通過(guò)片段大小富集 | 開(kāi)放染色質(zhì) | 所需細(xì)胞量多；樣品準(zhǔn)備復(fù)雜耗時(shí)补君；酶滴定繁瑣引几；人的基因組需要20-50 million reads |
| MNase-seq | 10^7 | 內(nèi)切外切核酸酶MNase對(duì)染色質(zhì)消化，通過(guò)片段大小富集 | 核小體 | 所需細(xì)胞量多挽铁；酶滴定繁瑣伟桅；檢測(cè)的是整個(gè)核糖體群體，而不僅僅是活躍的調(diào)控區(qū)域叽掘；人的基因組需要150-200 million reads |
| FAIRE-seq | 10^5 ~ 10^7 | 超聲裂解楣铁，然后用酚-氯仿富集 | 開(kāi)放染色質(zhì) | 信噪比低，數(shù)據(jù)解釋困難更扁；結(jié)果依賴固定效率盖腕；人的基因組需要20-50 million reads |
| ATAC-seq | 500 ~ 50,000 | Tn5轉(zhuǎn)座酶切割暴露的DNA并同時(shí)連接上特異性的adapters，連接上adapters的DNA片段被分離出來(lái)浓镜，用于二代測(cè)序 | 開(kāi)放染色質(zhì)溃列、TF和核小體區(qū)域 | 線粒體DNA的干擾;人的基因組需要60-100 million reads |
昨日（2018.10.26）ATAC-seq技術(shù)的兩個(gè)主要開(kāi)發(fā)者William J. Greenleaf和Howard Y. Chang作為共同通訊在Science上又發(fā)表一重大成果——人類(lèi)原發(fā)性腫瘤染色質(zhì)可及性圖譜。
這篇文章的主要結(jié)果包括以下幾方面：
- 繪制了來(lái)自410個(gè)腫瘤樣本橫跨23種癌癥類(lèi)型的796個(gè)全基因組染色質(zhì)可及性圖譜膛薛；
- 在這些癌癥類(lèi)型中共發(fā)現(xiàn)了562,709個(gè)DNA調(diào)控元件听隐；
- 整合ATAC-seq與TCGA其他的多組學(xué)數(shù)據(jù)，鑒定腫瘤特異的DNA調(diào)控元件哄啄，如遠(yuǎn)端增強(qiáng)子具有更強(qiáng)的組織特異性雅任，根據(jù)增強(qiáng)子元件聚類(lèi)鑒定到新的腫瘤亞型；
- 通過(guò)TF足跡分析找到了關(guān)鍵的TF, 然后通過(guò)預(yù)測(cè)TF和DNA的相互作用模式以及基因的表達(dá)識(shí)別不同的TF活性咨跌；
- 基因表達(dá)和染色質(zhì)可及性的關(guān)聯(lián)分析預(yù)測(cè)到大量遠(yuǎn)端增強(qiáng)子與啟動(dòng)子間的相互作用沪么，包括一些重要的致癌基因和腫瘤免疫治療的靶點(diǎn)，如MYC,SRC, BCL2和PDL1锌半，為免疫治療提供了新的視覺(jué)禽车；
- 另一個(gè)亮點(diǎn)是結(jié)合GWAS和WGS探索腫瘤變異的影響。結(jié)果表明在調(diào)控元件處的變異通過(guò)產(chǎn)生或干擾轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點(diǎn)，可能增強(qiáng)或抑制染色質(zhì)的可及性哭当。如位于12號(hào)染色體FGD4基因上游的單堿基突變，會(huì)產(chǎn)生NKX 轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合的基序冗澈，增強(qiáng)了染色質(zhì)的可及性钦勘，促進(jìn)了FGD4基因的表達(dá)。
Cancer gene regulatory landscape - 另一個(gè)重要的亮點(diǎn)是這篇文章提供了豐富的數(shù)據(jù)的資源和腫瘤研究的一個(gè)新的視覺(jué)亚亲，但是他們做的是pan-cancer 研究彻采，只是做了初步探索，具體到每個(gè)癌癥還有很多東西值得挖掘捌归。
下面列出這篇文章包含的數(shù)據(jù)資源：
- 原始數(shù)據(jù)和三級(jí)數(shù)據(jù)都是開(kāi)放的肛响，三級(jí)數(shù)據(jù)：https://gdc.cancer.gov/about-data/publications/ATACseq-AWG，包括counts,peaks,和bigwig文件等其他中間文件惜索。
- ATAC-SEQ原始數(shù)據(jù)和bam文件： https://portal.gdc.cancer.gov/
23種腫瘤類(lèi)型：
ACC, adrenocortical carcinoma腎上腺皮質(zhì)癌;
BLCA, bladder urothelial carcinoma 膀胱上皮癌;
BRCA, breast invasive carcinoma乳腺浸潤(rùn)性癌;
CESC, cervical squamous cell carcinoma宮頸鱗癌;
CHOL, cholangio carcinoma膽管癌;
COAD, colon adenocarcinoma結(jié)腸癌;
ESCA, esophageal carcinoma食道癌;
GBM, glioblastoma multiforme膠質(zhì)母細(xì)胞瘤;
HNSC, head and neck squamous cell carcinoma頭頸部鱗狀細(xì)胞癌;
KIRC, kidney renal clear cell carcinoma腎透明細(xì)胞癌;
KIRP, kidney renal papillary cell carcinoma腎乳頭狀細(xì)胞癌;
LGG, low grade glioma低級(jí)別膠質(zhì)瘤;
LIHC, liver hepatocellular carcinoma肝癌;
LUAD, lung adenocarcinoma肺腺癌;
LUSC, lung squamous cell carcinoma肺鱗狀細(xì)胞癌;
MESO, mesothelioma間皮細(xì)胞瘤;
PCPG, pheochromocytoma and paraganglioma嗜鉻細(xì)胞瘤和副神經(jīng)節(jié)瘤;
PRAD, prostate adenocarcinoma前列腺癌;
SKCM, skin cutaneous melanoma皮膚黑色素瘤;
STAD, stomach adenocarcinoma胃腺癌;
TGCT, testicular germ cell tumors睪丸腫瘤;
THCA, thyroid carcinoma; 甲狀腺癌
UCEC, uterine corpus endometrial carcinoma子宮內(nèi)膜癌.
