ATAC-seq全名Assay for Transposase Accessible Chromatin with high-throughput sequencing(基于高通量測序的染色質轉座酶可接近性實驗)，該技術使用改造后的Tn5轉座酶，并將轉座DNA設計為測序接頭，直接將測序接頭引入開放染色質中，進行測序。

1、簡介

細胞周期的不同時期，DNA的濃縮程度是不同的。間期染色體表現為染色質具有轉錄活性。而中期的染色體具有轉錄惰性。間期染色體在細胞核中并非隨機分布，不同染色體都具有相對獨立的空間，稱之為染色體領地（chronosome territory，CT）。研究發現，貧基因（gene-porr）的CT一半靠近核膜，而富含基因（gene-rich）的染色體通常位于核膜內部。用內切核糖酶--微球菌核酸酶(micrococcal nuclease, MNase, MN酶)處理染色質可以得到單個核小體，染色質結構改變會發生在與轉錄起始相關或與DNA的某種結構特征相關的特定位點。
當染色質用DNA酶I(DNase)消化時，第一個效果就是在雙鏈體中特定的超敏位點(hypersenitive site)引入缺口，這種敏感性可以反映染色質中DNA的可及性(accessible)，也就是說這些是染色質中DNA由于未組裝成通常核小體結構而特別暴露出的結構。
許多超敏位點與基因表達有關。每個活性基因在啟動子區域都存在一個超敏位點。大部分超敏位點僅存在于相關基因正在被表達的或正在準備表達的細胞染色中；基因表達不活躍時他們則不出現。DNA暴露在核小體表面使得其能被特定的核酸酶接近并切割。
ATAC seq技術就是利用了改造后的Tn5轉座酶，并將轉座DNA設計為接頭序列，這樣便可以通過“剪切”和“粘貼”的方式，直接將測序接頭引入到開放的染色質中，進行捕獲測序。

圖1 ATAC seq principle

2、不同染色質開放性技術手段比較

（1）操作簡單省時，優化了建庫步驟，提高了可重復性并同時降低了錯誤率；

（2）與chip-seq相比，可以實現對無chip級別抗體的基因進行轉錄因子結合位點分析，擴大了物種適用性；

（3）樣本起始量大大降低，只需要10s左右的細胞量即可完成一次實驗；

圖2 不同染色質開放性技術比較

3、適用范圍

該技術在動植物表型差異、復雜疾病、腫瘤研究中都具有廣泛的應用前景。ATAC-seq在科學研究上主要應用于以下幾個方面：

1、獲得樣本間染色質開放性差異信息

圖3 ATAC-seq揭示耗竭T細胞的染色質開放性差異

2017年，Debattama R. Sen等在Nature上發表T細胞耗竭的研究文章，發現在耗竭T細胞和效應T細胞之間，基因轉錄表達譜差異僅有9.75%，但ATAC-seq展示的染色質開放性差異高達44.48%，說明ATAC-seq的檢測可以獲得轉錄調控方面的重要信息，并且極為靈敏。

2、揭示核小體位置（Nucleosome）

圖4 核小體定位研究實現腫瘤分型

核小體定位變化總是伴隨著基因表達模式的轉變，其在轉錄調控、DNA復制和修復等多種細胞過程及腫瘤研究中有重要研究價值，也是目前表觀遺傳學研究的熱點。例如，2016年Snyder等發表在Cell上的文章證實，不同種類腫瘤的核小體定位存在顯著差異，可以借此進行腫瘤分型研究。

3、全基因組范圍的轉錄因子（TFs）結合位點分析

圖5 ATAC-seq檢測轉錄因子結合位點

確定轉錄因子結合位點（TFBS）是理解轉錄調控機制，建立轉錄調控網絡的關鍵，可以提供基因表達機制層面的重要信息。

參考：ATAC-Seq 數據分析一文就夠(上）http://www.360doc.com/content/17/1218/22/19913717_714335567.shtml
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