ACC-seq:全基因組範圍檢測染色質結合凝聚體的新型技術
ACC-seq
ACC-seq(Assay for Chromatin-bound Condensates by exploratory Sequencing),即一種可在全基因組範圍內檢測染色質結合凝聚體的新型技術,由清華大學李寅青/李丕龍團隊開發¹。表觀生物隆重推出ACC-seq測序服務,該技術可廣泛應用於凝聚體形成機製、轉錄調控因子篩選以及疾病發生發展機製等研究,助力精準定位染色質凝聚體,深度解析基因表達調控網絡。
圖1. ACC-seq技術原理
技術原理
ACC-seq是利用Tn5轉座酶在不同凝聚體調節條件下對DNA片段的可及性差異來識別凝聚體占位區域。三個核心步驟為使用不同的處理方式調節染色質凝聚體狀態:
①Native:不做任何處理,保持細胞內凝聚體的自然狀態;
②Fix:使用甲醛固定細胞,將凝聚體與其結合的DNA交聯固定;
③1,6-Hex+Fix:先使用1,6-己二醇處理細胞,破壞凝聚體結構並釋放其結合的DNA,然後再進行固定。
對這三種不同處理方式處理的樣本分別使用Tn5轉座酶進行切割。由於凝聚體會阻礙Tn5轉座酶對DNA的切割,因此再凝聚體占位區域,Fix樣本的DNA可及性會降低,而1,6-Hex+Fix樣本的DNA可及性會恢複。最後對切割後的DNA片段進行高通量測序。
技術應用
1、全基因組範圍內識別染色質結合凝聚體的占位區域
2、研究染色質結合凝聚體對基因表達的影響
3、結合其他測序和成像技術,研究凝聚體形成TFs的特性和功能
4、分析與疾病相關的TF變異對凝聚體形成和轉錄調控的影響
5、發現並表征新的染色質結合凝聚體
技術優勢
1、靈敏度高,能夠識別由直接DNA結合蛋白形成的凝聚體,捕捉細微的調控變化,可檢測到由少量TF分子形成的小凝聚體
2、通過凝聚體調節條件下的差異可及性模式,有效區分凝聚體占位區域,排除假陽性信號
3、實驗流程相對簡單,易於操作,細胞量需求低
4、能夠提供凝聚體形成TF的結合位點、表達水平和功能信息
送樣要求
僅限人、大小鼠,其他物種需評估
活細胞:≥1.5×10⁵個細胞/樣本
樣本類型
按照表觀《一步法ACC-seq建庫前處理》處理細胞,Native組、Fix組、1,6-Hex+Fix組,每組5×10⁴個細胞
分析內容
基礎分析
1.測序原始reads去接頭,質量控製(QC)
2.參考基因組比對(Mapping)
3.富集區域鑒定(PeakCalling)
4.hex-released開放區域
5.Peak注釋
6.Peak相關基因GO分析
7.Peak相關基因KEGG分析
8.富集區域motif分析
9.組間差異Peak相關基因篩選與GO功能聚類分析、KEGG分析
高級分析
1.Dual action TFs預測
2.合並TSS富集熱圖
3.GOKEGG圈圖
4.IGV峰圖(附5個基因)
圖2. ACC-seq信號富集熱圖(具有U形結構)
表觀生物實測數據
圖3. Motifs分析:預測Dual action TFs
圖4. KEGG通路分析條形圖和GO富集分析氣泡圖
圖5. IGV峰圖
圖6. ACC-seq不同實驗條件下的DNA可及性模式變化
案例研究
He et al., Dual-role transcription factors stabilize intermediate expression levels, Cell (2024)¹
這項研究利用開發的ACC-seq來檢測染色質結合的凝聚體,並通過該技術對mESC中的染色質凝聚體進行了全基因組範圍的分析。通過比較不同的實驗條件(Native、Fix、1,6-hex+Fix)的染色質可及性差異,可以識別出染色質結合凝聚體的占位區域。通過ACC-seq發現了一類新的雙重作用轉錄因子(dual-action TFs),能夠通過形成凝聚體來調節基因表達。且發現dual-action TFs在mESC的正常發育和幹細胞維持中發揮重要作用,其功能失常會導致發育缺陷。
圖7. ACC-seq與RNA-seq、GRO-seq對比的IGV峰圖
圖8. Hex-released和Consistent-accessible簇的KEGG通路分析條形圖
圖9. Hex-released開放性區域TF motifs富集(左);預測的IDR75和疏水殘基(右)
參考文獻
1. He J, Huo X, Pei G, et al. Dual-role transcription factors stabilize intermediate expression levels. Cell. 2024;187(11):2746-2766.e25.