RNA-seq看到的是转录调控的结果,通过转录组测序,我们可以了解到基因在不同的组织部位中的表达变化,但是基因为什么会发生不同的表达变化呢?其中重要的原因之一就是转录本的表达受到染色体结构变化而引起的丰富的调控机制的作用,ATAC-seq以及HI-C互作探究的正是研究染色体的结构变化是如何影响mRNA表达的主要两类产品。

ATAC-seq产品可以获得全基因范围内处于开放状态的染色质区域;通过分析染色质开放区域的motif,可以获得潜在的活跃转录因子及其靶基因。Hi-C互作产品可以将基因组上原本分散的远距离调控元件与其调控区域联系起来,有助于解析基因的转录调控、增强子与启动子的相互作用等,成为连接基因组、转录调控和表观遗传研究的纽带

今天给大家带来由百迈客提供技术服务的的几篇相关产品的文章案例,希望给大家提供一些研究思路的参考。

案例一

文章标题:光开关钌配合物在活细胞中诱导和监测DNA相分离

发表期刊:Journal of the American Chemical Society

作者单位:中山大学

IF:11.419

涉及的百迈客生物服务产品:ATAC-seq和RNA-seq

材料方法

RNA-seq:

材料:0、4、12和25小时Ru1处理的A549细胞,各时间处理取三个生物学重复

ATAC-seq:

材料:0、25小时Ru1处理的A549细胞,各时间处理取两个个生物学重复

其他生化实验

主要内容

DNA的相分离参与染色质的包装来调节基因的转录。活细胞中DNA相分离的可视化和操作面临着巨大的挑战。本文作者提出了一种Ru(II)复合物(Ru1),该复合物具有较高的DNA结合亲和力和DNA“光开关”行为,可以诱导和监测体外活细胞中的DNA相分离。分子动力学模拟表明,Ru1中两个带有正电荷亲脂三苯基膦取代基和柔性长烷基链的phen-PPh3配体在DNA分子间形成多价结合力诱导DNA相分离中发挥了重要作用。重要的是,Ru1独特的环境敏感发射特性可以通过双光子磷光寿命成像直接可视化活细胞中DNA相分离的动态过程。此外,通过RNA测序和ATAC测序相结合的结果发现Ru1可以通过调节染色质可及性来改变基因的表达模式。总之,作者在这里提出了第一个基于小分子的活细胞DNA相分离的示踪剂和调节剂,并阐明了其对染色质状态和转录组的影响。

 

案例二

文章标题:多组学揭秘人脊索瘤治疗新靶点-CA2

发表期刊:NEURO-ONCOLOGY

作者单位:上海交通大学医学院

IF: 12.3

涉及的百迈客生物服务产品:RNA-seq、ATAC-seq和Hi-C

材料方法

材料:细胞系(原代HNP细胞来自24周胎龄的流产胎儿的原代培养细胞;脊索瘤细胞系CH22获自脊索瘤基金会;骨髓单核细胞(BMM)来自C57/BL6小鼠股骨)

方法:RNA-seq、ATAC-seq和Hi-C

主要内容

脊索瘤是一种罕见的间充质恶性肿瘤,复发率高,致瘤机制不明确。遗传物质的改变、表观遗传调节因子和染色质空间构象在脊索瘤的发生和发展中起关键作用。本研究利用RNA-seq、ATAC-seq和 Hi-C技术对脊索瘤和人髓核(HNP)进行多组学检测,并结合影像学检查和临床信息,揭示了骨微环境在脊索瘤中的重要作用,并且发现CA2在脊索瘤中高表达,但在HNP中几乎不表达。本研究还发现可通过敲除基因或使用盐酸多佐胺等药物抑制CA2的表达,从而抑制脊索瘤细胞生长和迁移,此外,盐酸多佐胺还通过阻断骨髓单核细胞向破骨细胞的分化来调节骨微环境。综上,本研究通过结合多组学检测技术,结合了位于CH22和HNP细胞之间的compartments、细胞特异性TAD和loop中的重叠的DEG,鉴定到了两个重叠的DEG,即CA2和THNSL2。基于GO和KEGG功能注释,将CA2蛋白确定为脊索瘤的治疗新靶点,最终揭示了骨微环境在脊索瘤发生中的作用。

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案例三

文章标题:TRIM28通过SUMO化修饰CDK9和抑制P-TEFb促进HIV-1潜伏

发表期刊:Elife

作者单位:中山大学中山医学院

IF:7.616

涉及的百迈客生物服务产品:ATAC-seq和RNA-seq

材料方法

siRNA文库高通量筛选:鉴定HIV-1抑制和潜伏的细胞靶蛋白,TZM-BL细胞系(一种携带有荧光素酶报告基因的传代细胞系,并且该报告基因受HIV-1 tat原件调控,只有在HIV-1 Tat蛋白存在的情况下才能有效表达。)

RNA-seq:用PHA刺激来自两个健康供体的新鲜分离的CD4 + T细胞2天或不进行处理,鉴定HIV-1潜伏相关基因

ATAC-seq:J-Lat 10.6或TZM-bl细胞系,研究TRIM28缺失后HIV-1启动子的染色质可及性

其他实验

主要内容

TRIM28不仅可以作为定义明确的表观遗传学adaptor,还可以作为SUMO E3连接酶与SUMOylate P-TEFb复合物一起发挥作用,从而显著抑制HIV-1的表达并导致HIV-1潜伏。提出了TRIM28介导的HIV-1潜伏模型:在活跃状态下,P-TEFb复合物被HIV-1 Tat募集至部分转录的HIV-1 RNA反式激活反应元件(TAR)。P-TEFb催化亚基CDK9使RNAP II的Ser2残基超磷酸化,促进RNAP II转录HIV-1 RNA的持续性;在潜伏状态下,TRIM28被募集到HIV-1 LTR并在Lys44、Lys56和Lys68 SUMO化CDK9,导致CDK9激酶活性的抑制和其与细胞周期蛋白T1的隔开,没有Ser2的超磷酸化,RNAP II启动子近端暂停在LTR。因此,潜伏状态由TRIM28介导的CDK9功能障碍和TRIM28介导的核小体nuc-1的抑制性表观遗传修饰维持,核小体nuc-1恰好位于HIV-1启动子的下游。
其中,作者通过ATAC-Seq探究了TRIM28缺失后HIV-1启动子的染色质可及性,发现启动子区的活性显著增强,最终说明了RIM28介导的SUMO化损害了CDK9与Cyclin T1的结合能力和CDK9对RNAP II的激酶活性,导致转录延伸功能障碍。

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案例四

文章标题:非神经前体细胞转录因子Ptf1a可独立将成纤维细胞直接重编程为神经干细胞

发表期刊:Journal of the American Chemical Society

作者单位:中山大学

IF: 12.353

涉及的百迈客生物服务产品:ATAC-seq和RNAseq

材料方法

RNA-seq

材料:miNSC(第10代小鼠诱导性神经干细胞)、小鼠皮质神经干细胞(SCR029)和小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)。测序平台:Illumina HiSeq 4000。

ATAC-seq

材料:35000个MEF细胞,50,000个miNSC10细胞,50,000个SCR029细胞。测序平台:Illumina HiSeq X Ten。

体内外分化试验

行为学试验:

筑巢试验,旷场试验,新物体识别试验,Y迷宫试验,morris水迷宫实验。

主要内容

由体细胞重编程的诱导性神经干细胞(induced neural stem cells,iNSC)在神经疾病的细胞替代疗法和体外建模中具有巨大的潜力。已有研究证明将成纤维细胞直接转化成iNSC的方法依赖于几个关键的神经前体细胞转录因子(TF),这就提出了一个问题:这种直接的重编程是否可以由非神经前体细胞调控TF来实现。通过RNA-seq和ATAC-seq分析结果,作者发现非神经前体细胞调控TFPtf1a可以将小鼠和人的成纤维细胞直接重编程为具有分化出神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的潜能和自我更新能力的iNSC,并在移植后可以改善阿尔茨海默病小鼠模型的认知功能障碍。相比于MEF,miNSC10和SCR029细胞,Ptf1a重编程的miNSC自我更新和维持所需要的Notch信号通路相关基因均显著上调,并且这些位点也显示出差异的ATAC-seq图谱。说明Ptf1a的重编程活性是通过与Rbpj结合的非Notch信号依赖途径,来维持NSC特化、自我更新和体内稳态。同时作者的数据确定了这是一种用于研究和治疗的更安全的非典型iNSC。

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经过以上的文章案例,我们可以看出,ATAC、HI-C互作这类表观研究的组学产品,通常要和其他组学联合进行分析,其中最主要应用的就是转录组学,目前利用ATAC、HI-C和转录组的多组学结合的研究模式逐渐成为高分文章的“标配”,联合分析可以从序列变异、 基因表达、碱基修饰、染色质状态等角度综合阐释调控网络与分子机制,已被广泛应用于肿瘤、疾病、神经科学、发育生物学及免疫等研究领域。

百迈客医学致力于多组学的联合分析内容,有成熟的联合分析方案和流程,其中Hi-C标准建库流程已申请国家专利,完成近300个物种,近千个文库构建,实验+生物信息分析流程均受到国家专利保护,如果您对相关方向的研究感兴趣,欢迎来电咨询(400-600-3186)或扫描下方二维码联系我们~

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