ATAC-Seq

CD Genomics est désormais en mesure de fournir un essai pour la chromatine accessible aux transposases avec séquençage à haut débit (ATAC-seq), une méthode de cartographie de l'accessibilité de la chromatine à l'échelle du génome. Cette méthode est une alternative rapide et sensible au DNase-seq (séquençage des sites hypersensibles à la DNase I) ou au MNase-seq (séquençage des sites sensibles à la nuclease micrococcale). En utilisant notre service, vous pouvez détecter des profils à l'échelle du génome des régions ouvertes et accessibles de la chromatine qui sont indicatives de régions régulatrices actives.

L'introduction de l'ATAC-Seq

Le génome eucaryote est fortement emballé pour tenir dans l'espace nucléaire très limité. En conséquence, l'accès à l'information génomique est étroitement régulé en fonction de l'état cellulaire. Les régions du génome qui sont accessibles révèlent beaucoup de choses sur l'état de la cellule. L'ATAC-seq est une technique permettant de localiser les régions de chromatine accessibles.

L'acronyme ATAC-seq signifie "Assay for Transposase Accessible Chromatin using sequencing", une technique qui examine l'accessibilité de la chromatine par la transposase grâce au séquençage. Cette approche implique la coupure de régions de chromatine ouverte dans des contextes temporels et spatiaux spécifiques par la transposase, capturant ainsi les séquences régulatrices des gènes activement transcrits dans le génome à cet intervalle spécifique. Nécessitant seulement un petit nombre de cellules, cette méthode fournit des informations en temps réel sur les séquences régulatrices contrôlant l'activité à l'échelle du génome. Ses applications incluent l'analyse de la liaison des facteurs de transcription, le positionnement des nucléosomes et la distribution des éléments régulateurs, offrant de vastes perspectives dans le domaine de la recherche épigénétique.

L'ATAC-seq est une technique innovante dans la recherche épigénétique qui utilise la transposase Tn5 pour cliver et marquer les sites de chromatine ouverte, permettant un séquençage efficace des cartes d'accessibilité de la chromatine. La transposase Tn5 se lie de manière aléatoire et coupe l'ADN dans les régions de chromatine ouverte, insérant simultanément des séquences d'adaptateurs aux sites de clivage. En introduisant le complexe de transposase portant des étiquettes de séquence ADN connues (c'est-à-dire, la transposase Tn5 avec des étiquettes de séquence rouge et verte) dans le noyau pour une co-incubation, suivie d'une amplification PCR utilisant les étiquettes de séquence connues, une bibliothèque peut être générée, et le séquençage peut fournir des informations sur les régions de chromatine ouverte.

Avantages de l'ATAC-Seq

• Obtenez un aperçu mécanistique de la régulation des gènes, de la réponse cellulaire au traitement ou à la maladie.
• Identifiez quels facteurs de transcription influencent le destin cellulaire, la maladie ou la réponse.
• Échantillons de patients limités
• Faibles exigences sur la quantité d'échantillon biologique, et l'ensemble du protocole nécessite 3 heures au total.

Applications de l'ATAC-Seq

• Positionnement des nucléosomes
• Identification des facteurs de transcription clés
• Détection des régions promoteurs, des enhancers potentiels ou des silencieux
• Intégration des données multi-omiques
• Cartographie de l'accessibilité de la chromatine
• Identification des gènes cibles régulés par des facteurs de transcription

Flux de travail ATAC-Seq

La partie clé de la procédure ATAC-seq est l'action de la transposase Tn5 sur l'ADN génomique de l'échantillon. Les transposases sont des enzymes qui catalysent le mouvement des transposons vers d'autres parties du génome. Alors que les transposases naturellement présentes ont un faible niveau d'activité, l'ATAC-seq utilise une transposase hyperactive mutée. La haute activité permet une coupure très efficace de l'ADN exposé et une ligation simultanée de séquences spécifiques, appelées adaptateurs. Les fragments d'ADN ligaturés par des adaptateurs sont ensuite isolés, amplifiés par PCR et utilisés pour séquençage de nouvelle générationLe pipeline expérimental de l'ATAC-seq est illustré dans la Figure 1.

Figure 1. Schéma du flux de travail du processus ATAC-seq.

Spécification de service

	Exigences d'échantillon Type d'échantillon : tissus humains, de souris et de rats, cellules vivantes, pas d'ADN génomique. Cellule ≥ 1 x106Quantité minimale : 5 x 104 Tissu ≥ 500 mg, Quantité minimale : 200 mg Remarque : Les montants d'échantillons sont indiqués à titre de référence uniquement. Pour des informations détaillées, veuillez contactez-nous avec vos demandes personnalisées.
Cliquez	Stratégies de séquençage Illumina HiSeq PE50 ou PE150. Pour certaines applications telles que le cartographie des nucléosomes, le séquençage en paires est préféré. Illumina HiSeq PE150. ≥50M Lectures.
	Analyse de données Nous proposons plusieurs analyses bioinformatiques personnalisées : Contrôle de la qualité Cartographie du génome de référence Appel de pics Annotation Analyse différentielle Découverte de motifs Remarque : Les sorties de données et les contenus d'analyse recommandés affichés sont à titre de référence uniquement. Pour des informations détaillées, veuillez contactez-nous avec vos demandes personnalisées.

Pipeline d'analyse

Livrables

• Les données de séquençage originales
• Résultats expérimentaux
• Rapport d'analyse des données
• Détails dans l'ATAC-Seq pour votre rédaction (personnalisation)

CD Genomics assure que nous fournirons un service de haute qualité, et notre équipe professionnelle ne vous décevra pas. Forts de plus de 10 ans d'expérience à servir des chercheurs du monde entier pour le NGS, je pense que nous pourrions l'être. N'hésitez pas à nous contacter si vous avez des questions concernant notre service.

Résultats de la démo

Les résultats partiels sont présentés ci-dessous :

FAQ sur l'ATAC-Seq

1. Quels types de contrôles sont nécessaires pour les expériences ATAC-Seq ?

Dans le domaine des expériences ATAC-Seq, l'incorporation de divers contrôles est impérative pour maintenir la précision et la fiabilité. L'utilisation d'un contrôle d'ADN d'entrée sert à normaliser les biais potentiels dans les processus de préparation et de séquençage de l'ADN. Les réplicats techniques jouent un rôle crucial dans la confirmation de la reproductibilité et de la fiabilité des résultats. L'inclusion de contrôles positifs, représentant des régions de chromatine ouverte établies, agit comme un mécanisme pour authentifier le protocole. D'autre part, les contrôles négatifs, indicatifs des régions de chromatine fermée anticipées, aident à la détection et à l'atténuation du bruit de fond.

2. Comment l'ATAC-Seq se compare-t-il à d'autres tests d'accessibilité de la chromatine comme le DNase-Seq et le FAIRE-Seq ?

DNase-Seq, ATAC-Seq et FAIRE-Seq sont toutes des techniques utilisées pour étudier les régions de chromatine ouverte. DNase-Seq utilise l'endo-nucléase DNase I pour identifier les régions de chromatine accessibles, FAIRE-Seq implique une sonication suivie d'un enrichissement au phénol-chloroforme, et ATAC-Seq utilise la transposase Tn5 pour l'enrichissement et l'amplification. La haute activité de la transposase Tn5 rend ATAC-Seq une méthode simple et efficace nécessitant seulement 500 à 50 000 cellules. La sensibilité et la spécificité d'ATAC-Seq sont comparables à celles de DNase-Seq et supérieures à celles de FAIRE-Seq.

3. Quelles techniques sont couramment combinées avec l'ATAC-seq pour la recherche ?

ATAC-seq + RNA-seqEn général, le RNA-seq est effectué avant l'ATAC-seq pour identifier les gènes exprimés de manière différentielle et les voies enrichies, ce qui suggère des corrélations. Pour déterminer quels facteurs régulent ces gènes cibles, l'analyse des motifs via l'ATAC-seq peut identifier des éléments régulateurs potentiels. Une validation ultérieure peut être réalisée par le biais d'expériences supplémentaires ou de ChIP-seq.

ATAC-seq + Hi-CPour les études investiguant les effets des structures chromatiniennes de haut ordre sur les processus biologiques, l'ATAC-seq est souvent utilisé en complément du Hi-C. Le Hi-C fournit des informations sur les structures de haut ordre telles que les compartiments A/B, les TADs et les boucles, qui indiquent des corrélations. L'ATAC-seq peut en outre identifier les promoteurs, les activateurs et d'autres éléments, éclairant ainsi comment ces structures influencent l'expression génique.

ATAC-seq + Modifications des HistonesBien que l'ATAC-seq puisse prédire l'accessibilité de sites spécifiques et le potentiel de liaison des facteurs de transcription, il ne révèle pas si ces facteurs favorisent ou inhibent l'expression des gènes. La combinaison de l'ATAC-seq avec des données de modification des histones (par exemple, H3K27ac pour l'activation ou H3K27me3 pour la répression) peut fournir une compréhension plus complète, rendant les données plus robustes et fiables.

Études de cas ATAC-Seq

Analyses multiomiques des effets de la lumière blanche LED sur le mûrissement des fruits d'abricot.

Journal : Journal de recherche avancée
Facteur d'impact : 12,822
Publié : Disponible en ligne le 9 janvier 2024

Contexte

AbricotPrunus armeniaca L..), originaire d'Asie centrale et largement cultivé dans des régions comme le Méditerranée et la Chine, est populaire pour sa couleur, son goût et ses nutriments, mais a une durée de conservation courte de 3 à 5 jours. Le processus de maturation et de sénescence, régulé par l'éthylène, implique des changements physiologiques complexes. Malgré des recherches approfondies, les changements de métabolites et les mécanismes régulateurs pendant le stockage post-récolte ne sont pas entièrement compris. Les diodes électroluminescentes (DEL) offrent une méthode écologique pour prolonger la durée de conservation en retardant la sénescence et en maintenant la qualité. Cette étude examine les effets de la lumière blanche des DEL sur la qualité des fruits d'abricot, transcriptome, métabolome et accessibilité de la chromatine, visant à améliorer les méthodes de stockage et à prolonger la durée de conservation.

Matériaux et Méthodes

Résultats

Dans cette étude, la transcriptomique des fruits a utilisé le PCC comme indice pour évaluer la corrélation des réplicats biologiques, montrant des valeurs élevées (>0,9), indiquant une forte similarité (Fig. 1F). L'analyse a révélé des motifs d'expression génique différentielle à travers les comparaisons : CK-0 j vs. CK-8 j (6 256 gènes exprimés différemment), CK-0 j vs. LED-8 j (8 110 gènes exprimés différemment), et CK-8 j vs. LED-8 j (1 792 gènes exprimés différemment), avec des chevauchements variables (Fig. 1I). L'enrichissement KEGG et GO a mis en évidence des voies telles que la biosynthèse de métabolites secondaires et les rôles régulateurs des gènes exprimés différemment dans la saveur, la texture, la couleur, la biosynthèse de l'éthylène, les facteurs de transcription et les processus oxydatifs. La lumière LED a régulé 56 gènes exprimés différemment dans la maturation des fruits, impactant les voies métaboliques et les activités transcriptionnelles.

Fig. 1. Effets du traitement par LED sur la qualité physiologique et la transcription des fruits d'abricot.

Des analyses transcriptomiques et métabolomiques combinées ont révélé qu'en présence d'irradiation LED, la pyrophosphorylase UDP-sucrose (USP) était régulée à la hausse, augmentant la synthèse de D-glucuronate, tandis que l'inositol oxygénase (MIOX) et la déshydrogénase d'aldéhyde (ALDH) étaient régulées à la baisse, réduisant l'accumulation de myo-inositol. Le traitement par LED a également diminué l'accumulation de L-déhydroascorbate en affectant les activités de la peroxydase de L-ascorbate (APX) et de l'oxydase de L-ascorbate (AO). De plus, les augmentations induites par la LED des niveaux de cinnamoyl-CoA ont régulé à la hausse la synthase de chalcone (CHS) et la synthase de phlorizine (PTG1), modifiant le métabolisme des flavonoïdes et favorisant la biosynthèse des anthocyanines par la régulation à la hausse de la dihydroflavonol 4-réductase (DFR).

Fig. 2. La voie métabolique de la biosynthèse des flavonoïdes a été analysée en combinant les données de transcriptome et de métabolome.

L'analyse ATAC-seq des fruits d'abricot après traitement par LED a révélé 616,85 millions de lectures propres avec des pourcentages de bases Q30 élevés, indiquant une qualité de données robuste. L'analyse de corrélation a montré une forte reproductibilité parmi les réplicats biologiques au sein de chaque groupe. L'analyse différentielle a identifié 4492, 1769 et 123 régions d'accessibilité différentielle (DARs) dans CK-0 d vs. CK-8 d, CK-0 d vs. LED-8 d, et CK-8 d vs. LED-8 d, respectivement. L'analyse des motifs a mis en évidence 76 facteurs de transcription (TFs), y compris des facteurs de réponse à l'éthylène (ERF2, ERF9, ERF069, ERF104 et MYB124), impliqués dans la régulation des DARs et des gènes cibles. Ces résultats soulignent les changements induits par LED dans l'accessibilité de la chromatine et la régulation des TF, influençant l'expression génique et le développement des fruits chez les abricots.

Fig. 3. Vue d'ensemble des données ATAC-seq de la maturation des fruits d'abricot.

Fig. 4. (A) Expression génique différentielle et carte thermique des régions chromatiniennes ouvertes. (B) La voie métabolique de la biosynthèse des phénylpropanoïdes a été analysée en combinant les données de transcriptome, de métabolome et d'ATAC-seq.

Dans les fruits d'abricot traités par LED, l'intégration des analyses transcriptomiques et ATAC-seq a révélé des gènes avec une accessibilité chromatinienne et des niveaux d'expression modifiés. HCT a montré une accessibilité chromatinienne réduite et une diminution de l'expression génique, tandis que POD et 4CL ont présenté des changements variables en accessibilité associés à une régulation mixte à la hausse et à la baisse de l'expression génique.

L'analyse métabolomique a mis en évidence que la biosynthèse des phénylpropanoïdes était significativement affectée par le traitement LED. Les changements dans l'expression de HCT ont influencé l'accumulation de métabolites spécifiques tels que l'acide p-coumaroyl shikimique et l'acide caféoyl quinique. POD et 4CL, avec une accessibilité chromatinienne modifiée et une expression génique variée, ont joué des rôles dans les voies de synthèse de la lignine, cruciales pour maintenir la qualité des fruits d'abricot pendant le stockage.

Fig. 5 Modèle du réseau de régulation de la lumière LED pendant le mûrissement des fruits d'abricot récoltés.

Conclusion

Le traitement par LED a modifié les voies de métabolisme de l'acide ascorbique et des uronates, la biosynthèse des flavonoïdes et la biosynthèse des phénylpropanoïdes dans les fruits d'abricot, influençant l'expression des gènes liés à la signalisation des hormones végétales, à la qualité des fruits et à l'activité antioxydante. Cette recherche met en lumière le potentiel des LED pour prolonger la conservation et la durée de vie des fruits et légumes.

Référence :

1. Bai C, Zheng Y, Watkins CB, et al.Analyses multiomiques des effets de la lumière blanche LED sur le mûrissement des fruits d'abricot. Journal de recherche avancée. 2024.