Chromatin accessibility

Chromatin accessibility.

 

 

 

 

 

 

 

 

DNA가 histone 단백질에 느슨하게 감싸져 있는 부분을 open chromatin region, 그리고 단단하게 감싸져 있는 closed chromatin region으로 나누어 생각할 수 있다. 이러한 DNA의 packaging 정도는 유전자 조절에서 중요한 역할을 하는 다양한 단백질들이 DNA motif 서열들과 binding 하는데 관여하며, 따라서 chromatin accessibility는 유전자 조절에서 중요한 역할을 한다.

Genome 상에서 이러한 영역을 알아내기 위하여 DNase-seq, ATAC-seq과 같은 기술들이 발전해 왔으며 Chromatin accessibility는 특정 motif나 단백질에 대한 정보 없이 분석이 가능하기 때문에 쉽게 분석이 가능하다.
이러한 기술들의 공통적인 아이디어는 “Genome상에서 Open chromatin region에 효소들이 더 쉽게 접근할 수 있을 것”이 바탕이다.
그럼 그중 널리 사용되고 있는 ATAC-seq에 대해 더 자세히 이야기하고자 한다. DNA에 artificially modified Tn5 transposase를 처리하면 open-chromatin region의 DNA를 조각내는 동시에 adaptor를 붙일 수 있으며(Tagmentation), 이렇게 adaptor가 붙은 DNA는 sequencing 하고 reference genome에 alignment를 거쳐 bam file output이 만들어진다. Open chromatin 영역은 closed chromatin 영역에 비해 더 많은 read들이 붙을 것이고, 이를 바탕으로 chromatin accessibility를 알 수 있다. 

ATAC-seq으로 chromatin의 accessibility만을 분석한다면, 약 50 M paired-end read의 coverage로 충분하지만, 만약에 Transcription fator들의 정보들까지 얻고 싶으면, 약 200 M paired-end read가 필요하다.
최근에는 모든 게 single-cell 단위로 내려가는 것이 추세인 것 같다. 이와 같은 single cell ATAC-seq을 약 25-50 K paired-end read의 coverage로 읽으면 세포 각각이 가지는 open chromatin region을 알아낼 수 있다.

 

Figure from
Transposition of native chromatin for fast and sensitive epigenomic profiling of open chromatin, DNA-binding proteins and nucleosome position