L'ATAC-seq aide à analyser le mécanisme de régulation des gènes.

Avec la compréhension approfondie des mécanismes de régulation des gènes, des changements épigénétiques ont été trouvés pour jouer un rôle important. Actuellement, la technologie de séquençage ATAC-seq est une méthode efficace pour mesurer le changement de la structure de la chromatine d'un niveau bas à un niveau élevé en épigénétique. La technologie ATAC-seq, qui utilise la transposase Tn5 pour séquencer les régions de liaison sans protéine du génome, peut être combinée avec l'immunoprécipitation de la chromatine couplée au séquençage profond (ChIP-seq) et au séquençage de l'acide ribonucléique (RNA-seq) pour fournir une description détaillée de l'expression génique.

Avantages et application de l'ATAC-seq

Comparé à d'autres technologies, l'ATAC-seq présente l'avantage de nécessiter moins d'échantillons, un temps de préparation d'échantillons plus court et une fiabilité supérieure, tout en permettant de révéler simultanément la position génomique de la chromatine ouverte et l'interaction entre les protéines liant l'ADN et le site de liaison des facteurs de transcription. Par conséquent, il peut être utilisé dans les aspects suivants : ① Jugement préliminaire sur la question de savoir si le sujet de recherche implique un mécanisme de régulation épigénétique ; ② En combinaison avec l'analyse des motifs, identifier les facteurs de transcription impliqués dans la régulation des gènes ; ③ Identifier les facteurs de transcription liés au destin cellulaire, aux maladies ou à la réponse, ainsi que les gènes cibles et les éléments fonctionnels régulés par les facteurs de transcription ; ④ Analyse conjointe avec l'identification des super enhancers pour clarifier l'étendue des super enhancers actifs ; ⑤ Comprendre le mécanisme de régulation des gènes et de réponse cellulaire des médicaments ou des maladies.

Principes et flux de travail de l'ATAC-seq

Exploration des facteurs régulateurs de gènes par scATAC-seq

Une caractéristique de l'activité des éléments régulateurs de l'ADN est l'accessibilité de la chromatine. Cependant, seuls les éléments régulateurs actifs peuvent être reconnus et exprimés par le mécanisme cellulaire, ce qui montre que l'accessibilité de la chromatine est étroitement liée à la régulation transcriptionnelle. L'ATAC-seq est applicable aux échantillons à faible nombre de cellules, et même aux cellules uniques, ce qui a permis un profilage épigénomique des échantillons primaires avec une précision renouvelée. À ce jour, le scATAC-seq a été utilisé pour cartographier la variabilité entre les cellules et les phénotypes cellulaires rares, y compris dans les cellules immunitaires saines et malignes. L'équipe applique le scATAC-seq pour obtenir des profils de chromatine de plus de 200 000 cellules uniques dans le sang humain et le carcinome basocellulaire. Cette étude décrit la régulation épigénétique au niveau de la cellule unique pour caractériser le développement des cellules immunitaires humaines et la régulation des lymphocytes infiltrant les tumeurs. De plus, elle illustre également comment le scATAC-seq peut identifier des types cellulaires et des facteurs régulateurs de l'ADN dans des tissus sains et malades.

Exemples de maladies humaines dans lesquelles l'ATAC-seq est utilisé

Les altérations épigénétiques ont été considérées comme l'une des causes du cancer. Des études sur le cancer, y compris le cancer du pancréas, le cancer du foie et le cancer de la vessie, qui ont utilisé des techniques de séquençage telles que l'ATAC-seq, l'RNA-seq et le ChIP-seq, ont découvert de nouveaux mécanismes régulateurs et ont souligné que la régulation de l'épigénétique pourrait constituer une cible anticancéreuse prometteuse. La différenciation des cellules souches pluripotentes humaines vers les cellules progénitrices hématopoïétiques peut servir de modèle in vitro pour l'hématopoïèse embryonnaire humaine, mais le changement dynamique de l'épigénome et du transcriptome reste insaisissable. Ici, nous profilons systématiquement l'accessibilité de la chromatine, les modifications H3K4me3 et H3K27me3, et le transcriptome des progéniteurs intermédiaires lors de la différenciation des cellules progénitrices hématopoïétiques in vitro. Parallèlement, ils ont également utilisé le séquençage d'ARN à cellule unique (scRNA-seq) et l'ATAC-seq à cellule unique (scATAC-seq) pour découvrir le transcriptome et les caractéristiques de chromatine ouverte des sous-populations au sein des EC et des HPC pendant la fenêtre EHT. Des analyses complètes décrivent les changements temporels dans la configuration de la chromatine et l'expression génique lors de la différenciation des hPSC en HPC et permettent d'identifier les régulateurs qui orchestrent la génération de HPC. Cette étude décrit une feuille de route épigénomique des cellules souches pluripotentes humaines aux cellules progénitrices hématopoïétiques, ce qui pourrait fournir une base pour explorer les cellules progénitrices hématopoïétiques avec un meilleur potentiel de développement.

L'analyse de scRNA-seq et de scATAC-seq a révélé des sous-populations de cellules endothéliales (EC) et de précurseurs hématopoïétiques (HPC) précoces.

L'émergence de l'ATAC-seq offre une nouvelle perspective pour comprendre les mécanismes biologiques en termes d'accessibilité de la chromatine. Elle peut construire différents modèles liés à diverses méthodes omiques en fonction des problèmes réels et les combiner avec différentes technologies. Dans les futures recherches scientifiques, nous croyons fermement qu'elle brillera de mille feux et nous aidera à explorer davantage de mystères biologiques.

Références:

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