ATAC-seq(Assayfor Targeting Accessible-Chromatin with high-throughput sequencing),即結合高通量測序技術的靶向開放染色質研究。這個方法是2013年由斯坦福大學的William J.Greenleaf和Howard Y.Chang實驗室共同開發(fā)的用于研究染色質可及性/開放性的方法。并且,隨著該方法的不斷改進,使得在全基因組范圍內系統(tǒng)地研究控制基因表達的表觀遺傳機制成為可能。
ATAC-seq中的足跡(footprints)是指活性轉錄因子(TF)與DNA結合,阻止Tn5在結合位點切割,從而形成一個被保護的區(qū)域。ATAC-seq footprints可以幫助我們查看TF在全基因組上結合的狀態(tài)。從理論上說,對ATAC-seq數(shù)據(jù)進行足跡分析可以研究TF的結合,但是,由于缺乏能夠執(zhí)行不同水平的足跡分析的計算工具,該方法的廣泛應用受到了阻礙。
2020年8月26日,Nature Communications在線發(fā)表了德國馬普研究所生物信息學系Mario Looso團隊題為“ATAC-seq footprinting unravels kinetics of transcription factor binding during zygotic genome activation”的論文,該研究介紹了TOBIAS(Transcription factor Occupancy prediction By Investigation of ATAC-seq Signal),這是一個全面、準確、快速的足跡分析算法,可在全基因組范圍內同時對數(shù)百個TF的結合動力學進行研究。
TOBIAS是一系列命令行工具的集合。這些工具使用最少的ATAC-seq reads、TF motifs和基因組信息的輸入來執(zhí)行所有層次的足跡分析,包括偏差校正、footprinting以及不同條件之間的比較。此外,TOBIAS包括各種輔助工具,例如TF網(wǎng)絡預測和足跡可視化,可用于各種下游分析。
為了驗證TOBIAS,本研究使用成對的ATAC-seq和ChIP-seq數(shù)據(jù)進行了測試,發(fā)現(xiàn)TOBIAS優(yōu)于現(xiàn)有的偏差校正和足跡分析方法。
總之,TOBIAS作為首次提出的一個綜合性軟件,可以執(zhí)行基因組足跡分析的所有步驟,支持多種實驗條件,并在一個框架內實現(xiàn)可視化。作者相信,未來基因組足跡分析領域的研究工作,比如分析軟件和分子實驗方法的進步,都將驗證TOBIAS是一種資源豐富的工具,可以加深我們對涉及TF結合的各種表觀遺傳過程的理解。