ATAC-Seq – Une méthode pour étudier la chromatine ouverte

Une recherche sur la chromatine

Dans les cellules eucaryotes, la réplication de l'ADN de la chromatine et la transcription des gènes se produisent lorsque la structure de haut niveau de l'ADN devient lâche. Une telle structure est appelée chromatine ouverte, qui a suffisamment d'espace pour permettre la liaison avec des protéines régulatrices (telles que des facteurs de transcription et des cofacteurs). La régulation de la transcription peut être mieux comprise au niveau de l'ADN en étudiant les régions de chromatine ouverte dans des états cellulaires spécifiques.

Qu'est-ce que l'ATAC-Seq ?

L'Assay pour la chromatine accessible aux transposases avec séquençage à haut débit, abrégé en ATAC-Seq, est une technologie relativement nouvelle qui a été introduite en 2013. L'ATAC-Seq utilise une transposase Tn5 mutante hyperactive qui insère des adaptateurs de séquençage dans des régions d'ADN accessibles, permettant ainsi de distinguer les séquences de chromatine ouverte de l'ensemble de la chromatine. Ensuite, grâce au séquençage à haut débit et à l'analyse bioinformatique, des informations génétiques et d'autres questions biologiques pertinentes peuvent être analysées et explorées.

Figure 1. Le principe de base de l'ATAC-Seq (Buenrostro 2015)

Comparé aux méthodes traditionnelles telles que MNase-Seq et DNase-Seq, l'ATAC-Seq présente des avantages significatifs, notamment une opération plus facile et une meilleure reproductibilité. De plus, le résultat du séquençage peut être très cohérent avec MNase-Seq, DNase-Seq et Chip-Seq. Par ailleurs, l'ATAC-Seq nécessite seulement une petite quantité de cellules/tissus et produit de meilleurs signaux. C'est devenu une méthode privilégiée pour étudier l'épigénomique car elle peut révéler la localisation génomique de la chromatine ouverte, l'interaction des protéines liant l'ADN et les sites de liaison transcriptionnelle.

Les applications de l'ATAC-Seq

Les cellules eucaryotes assemblent la chromatine en repliant l'ADN génomique et les histones à plusieurs niveaux. Ce processus joue un rôle décisif dans la régulation transcriptionnelle des gènes. L'accessibilité de la chromatine est la condition préalable à l'interaction entre des facteurs trans-agissants spécifiques et des éléments cis-régulateurs. Une expression génique anormale ou des modifications des facteurs régulateurs de la chromatine auront un impact profond sur la physiologie cellulaire, entraînant l'apparition et le développement de diverses maladies.

L'ATAC-Seq est désormais largement utilisé dans l'identification des séquences régulatrices transcriptionnelles. Il peut également être utilisé dans l'étude de la reprogrammation pour toutes sortes de cellules eucaryotes. Dans le domaine médical, il peut favoriser la recherche sur la pathogenèse des maladies majeures, le développement de médicaments, le mécanisme d'action (MOA) et la fonction des biomarqueurs. L'ATAC-Seq peut être un outil polyvalent dans diverses études, y compris, mais sans s'y limiter :

• Cartographie des sites d'accessibilité de la chromatine.
• Recherche sur les modifications épigénétiques des plantes, le développement embryonnaire, la tumorigenèse, etc.
• Recherche sur l'activité transcriptionnelle liée à différents tissus, organes, maladies, etc.
• Prédiction de biomarqueurs de maladies potentiels.
• Les fonctions des facteurs de transcription dans la régulation de l'expression génique.
• Interprétation du mécanisme de régulation transcriptionnelle et du réseau régulatoire à l'échelle du génome couplé avec RNA-Seq.

Malgré les avantages ci-dessus et les nombreuses applications qui font de l'ATAC-Seq un outil puissant dans les études épigénomiques, il y a aussi d'autres aspects à ne pas négliger. L'ATAC-Seq peut être utilisé pour mesurer la chromatine ouverte à l'échelle du génome afin d'obtenir des sites de liaison potentiels pour les protéines, ce qui est généralement utilisé pour le séquençage de facteurs de transcription inconnus ou le dépistage de régulateurs spécifiques d'intérêt couplé avec d'autres technologies. De plus, l'activité de la transposase Tn5 est affectée par la composition de la solution de réaction et les conditions de réaction, qui doivent être optimisées pour la fragmentation de la chromatine.

Référence :

1. Buenrostro JD ; et al. ATAC-seq : Une méthode pour évaluer l'accessibilité de la chromatine à l'échelle du génome. Current Protocols in Molecular Biology. 2015, 109 : 21.9.1-.9.9.(1).