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- ATAC-seq (Assay of Transposase Accessible Chromatin with High-throughput sequencing)，即染色质开放性检测，利用转座酶研究染色质可进入性的高通量测序技术。
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- 2026年04月21日
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表观生物
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染色质可接近性ATAC-seq整体服务
| 如果将一个人类细胞的染色体DNA拉成直线，那么长度将超过6英尺；如何将这些DNA装进只有5uM大小的细胞核中，是细胞面临的一个巨大的拓扑学挑战。所以，真核细胞DNA经过折叠组装成为核小体，再进一步包装成染色质；而每个细胞中的这60亿碱基，只有小部分是转录元件可接近的（accessible，即染色质是开放的），具有生物学活性，能与转录元件结合开始合成RNA，其他DNA都被螺旋折叠，藏在凝聚的染色质中。因为染色质结构的这些变化需要许多专门的复合物进行协调，这些物理上的可接近性编码了生物学状态的长久物理记忆，决定了细胞的调控图谱。 为什么要研究开放的染色质？ 染色质开放性是指真核生物染色质DNA和转录因子等蛋白能否结合的开放程度，这一特性反映了染色质转录活跃程度，结合其他DNA修饰（如甲基化）信息，特定条件下的染色质开放性变化可以提供大量的基因表达调控信息，为各种蛋白结合新位点的发现指明方向。还可分析初生组织和细胞（如胰岛β细胞）、临床患者样本，基于染色质开放性特征对患者和样品进行分类。 表观生物ATAC-seq：高效、高敏感度、完整的“调控组学”分析 ATAC-seq (Assay of Transposase Accessible Chromatin with High-throughput sequencing)，即染色质开放性检测，利用转座酶研究染色质可进入性的高通量测序技术。表观生物新推出优化的Epi™ ATAC-seq技术，利用DNA转座酶取代传统研究开放染色质区域使用的DNA酶，准确率与传统方法一致，且重复性更高，只需少量细胞/组织，就能完成高质量的测序，是目前研究染色质开放性的优化策略。 技术原理  图1. ATAC-seq技术原理 A, ATAC-seq文库构建示意图。转座子只能插入开放的染色质DNA，所以利用Tn5转座酶，将携带测序标签的转座复合物加入到细胞核中，后续利用标签进行PCR扩增，即可识别开放染色质； B, 转座后成为DNA片段。在72°C延长，与adapter连接，在扩增，随后PCR扩增出来的序列就包含了adapter、共有序列末端、测序标签。 技术应用 对于未知表观遗传是否在细胞系统的应答发挥作用的情况，或者不清楚哪种组蛋白修饰、转录因子是最重要的，或者细胞数量很少的情况前提下，ATAC-seq是比ChIP-seq更适合的一种研究技术。 1. 初步判断所研究的课题是否涉及表观遗传调控机制； 2. 结合基序分析，识别参与基因调控的转录因子； 3. 识别转录因子调控的靶基因和功能原件； 4. 超级增强子鉴定联合分析，明确活性超级增强子的范围； 5. 通过开放的染色质图谱，可以更好地了解药物或疾病的基因调控和细胞应答机制；识别驱动细胞命运、疾病或应答相关的转录因子。 技术优势 1. 灵敏性高，低细胞起始量，每个样本50000个细胞即可； 2. 实验步骤简化，实验重复性好，成功率高； 3. 能同时揭示开放染色质的基因组位置，DNA结合蛋白，转录结合位点的相互作用； 4. 前沿优化技术方案，有效降低线粒体DNA的数据污染。 送样要求 样本类型：1. 活细胞样本，50000细胞每样本； 样本物种：仅限人、大小鼠，其他物种需评估。 样品分组 1. 常规要求至少2组样品，包括对照组和实验组。 2. 样本数建议：3 VS 3。 测序方案 1. 测序平台：Illumina HiSeq X10/ Nova 2. 测序模式：PE 150 3. 测序数据量： 12G 分析内容 1. 基因组比对分析 2. 基因组富集分析 2.1 富集区域基本信息 2.2 富集区域分布特征 2.3 Peak相关基因GO分析 2.4 Peak相关基因KEGG分析 2.5 差异Peak相关基因GO，KEGG分析 3. 富集区域motif分析 实测数据  图1 ENCODE ATAC-seq数据与表观生物实测数据峰图比较
第一行sample A571及第二行sample A572来自于ENCODE数据（ENCDO000AAZ）；第三行sample A及第四行sample B为本公司实测数据。样品均为A549细胞。  图2 A549细胞ATAC-seq Reads在TSS上的分布图 A图为ENCODE数据TSS分布图，B图为本公司实测数据TSS分布图。 以上数据对比显示，本公司优化的Epi™ ATAC-seq实验技术可明显降低数据背景，获得染色质开放区域更高信号强度，并且在TSS区域显示更加明显的富集效果。 案例1：Semenkovich NP. PNAS 2016. 肠上皮内淋巴细胞的微生物对增强子开放性的影响. 人类肠道微生物群落和宿主的相互作用，影响着生物功能、代谢以及免疫功能。有假说认为肠道微生物诱导宿主细胞发生表观遗传学变化，改变染色质开放性，让基因表达失衡，于是这项研究对小鼠肠道αβ+和γ δ+ 上皮内淋巴细胞进行了ATAC-seq染色质开放性检测，通过鉴定毗邻普通增强子和超级增强子的基因，揭示了被微生物印象的信号通路网络、代谢通路和增强子相关转录因子。这项研究的结果证明研究遗传修饰，有助于研究宿主免疫细胞系中的微生物群落相关的功能特征。  图3. ATAC-seq信号样本间差异热图
热图显示来自JAK-STAT元件和白细胞跨膜迁移信号传导通路的ATAC-seq信号差异，CONV-R TCR αβ+ IELs开放性增加与增强子相关。  图4. ATAC-seq信号可预测普通增强子和超级增强子 指数曲线显示，最强的ATAC-seq信号发生在少数增强子上。虽然超级增强子只由<5%的IEL增强子组成，但ATAC-seq信号比普通增强子多。这个情况在其他不同组织的研究中也存在，ATAC-seq、靶向p300和Mediator的ChIP-seq有着类似的分布情况。 案例原文：Semenkovich NP, Planer JD, Ahern PP, et al. Impact of the gut microbiota on enhancer accessibility in gutintraepithelial lymphocytes. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Dec 20;113(51):14805-14810. 案例2：Denny SK. Cell 2016. Nfib通过提高染色质开放性促进肿瘤转移 研究者利用ATAC-seq，比较原发性和肝转移性的小细胞肺癌细胞之间的差异，样本分别来自于4只小鼠重复共计8个样本，发现NFI家族转录因子富集在差异的染色质开放位点中，表明NFI家族转录因子参与调控肿瘤细胞转移。在染色质高开放性位点区域伴随着Nfib拷贝数量增大，且Nfib在侵袭性原发性肿瘤和转移性肿瘤内高表达，Nfib表现出维持染色质及远端调控区域开放和促进神经基因表达的功能，说明了Nfib对促进癌细胞增殖和迁移的重要作用及调控机制。  图5. ATAC-seq检测SCLC细胞的结果
D，8个样本染色质开放性的相关性；E&F，在转移性肿瘤中，约24%的开放区域的开放程度大于2倍。 案例原文：Denny SK, Yang D, Chuang CH, et al. Nfib Promotes Metastasis through a Widespread Increase in Chromatin Accessibility. Cell. 2016 Jul 14;166(2):328-342. |
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文献和实验ATAC-seq利用转座酶研究染色质可接近性数据分析工具全面介绍
，shape-based 和 Markov model 三种类型（图 4a）。 3. 高级分析3.1 peak 差异分析 目前，还没有专门为 ATAC-seq 数据分析开发的 peak 差异分析工具。一种直接的方法是找到候选区域进行归一化，并计算这些区域的片段并与其他情况进行统计比较。这些操作都可以手动完成也可以使用自动化工具来实现（图 4b）。 图 4 peak calling 和 peak 差异分析工具总结 3.2 peak 注释 在获得 peak 集后，可通过对 peak 注释来了解染色质可及性
scATAC-seq作为ATAC-seq的进阶版，能够区分实验样本的细胞类型，细胞分化过程开放性染色质有什么差异，调控了哪些信号通路等等。总的来说，scATAC-seq能在基因组水平上帮助我们了解细胞的转录调控过程，揭示不同调控因子位点，从表观遗传学的角度来解析基因信息。scATAC-seq在开放染色质图谱绘制，细胞分化发育，疾病的致病机制，肿瘤微环境、生物标志物等方面具有极大的应用前景。 要了解scATAC-seq，首先我们要知道什么是ATAC-seq。ATAC-seq（Assay
「七分饱」抗衰老又添科学证据！研究揭示限制饮食可改善由衰老引起的炎症反应
1/3/7 和 Stat1）的活性，研究人员对肾脏和肝脏组织进行 ATAC-seq 以推断染色质区域的可及性，因为这两种组织在衰老和 LTDR 中显示 Irf 和 Stat1 的活性有很大的变化。 基于 ATAC-seq 数据的主成分分析结果显示，衰老会导致全基因组染色质可及性的改变，会轻微打开非表达/低表达基因的启动子，关闭高表达基因的启动子。而 DR 能够部分挽救与炎症相关的一些基因，但不能改善与衰老相关的全局表观遗传改变和转录表型。 除了衰老过程中观察到的全基因组染色质可及性没有被 DR 修复，衰老
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