三篇NatureMethods：定位基因組的調控序列

　　科學家們利用染色質對DNase消化和Tn5轉座的敏感性，對基因組的調控序列進行定位和解讀。

　　近來越來越多的證據顯示，許多遺傳學差異并非直接影響基因，而是改變控制基因開/關的調控序列。近期Nature Methods雜志上發表了三篇文章，介紹了在基因組中定位調控序列的新技術，闡述了進行數據分析時面臨的主要問題。

　　活化的調控序列上結合有轉錄因子，轉錄因子是識別特定DNA序列的蛋白。一旦轉錄因子結合，就會招募其他蛋白，使附近的基因開始轉錄。在指定細胞中鑒定所有活躍的調控序列，對于理解基因組的作用機制非常重要。

　　常用的染色質免疫沉淀法，直接檢測與轉錄因子結合的DNA序列。這種方法一次只能提供一個轉錄因子的信息，而細胞中可能有數百個轉錄因子處于活躍狀態。

　　染色質由一系列盤繞著DNA的核小體組成。轉錄因子與基因組結合時，取代了核小體的位置，暴露出DNA，使其對酶的切割更為敏感。在此基礎上，人們可以利用染色質對DNase的敏感性，鑒定活化的調控序列。

　　DNase-seq方案包括，用DNase I優先切割核小體被取代的DNA序列。對生成的短片段進行測序，并將其定位到基因組上，以鑒定對酶敏感的“染色質打開”區域。一些轉錄因子的結合位點，顯示出高度特異性的DNase I剪切模式。這種“DNase足跡”，常被用于檢測特定轉錄因子的結合。

　　Vierstra等人對DNase-seq方法進行了擴展，提出了稱為DNase-FLASH的方案(Nase I–released fragment-length analysis of hypersensitivity)。他們對DNase切割后的DNA片段進行了兩端測序，在基因組中定位這些片段的末端，可以反映片段的長度。研究顯示，當兩次DNase切割發生在核小體之間的區域時，生成≤200bp的短片段。當DNase切割跨越一個核小體時，生成約200–500bp的長片段。這一方法可以幫助人們鑒定，調控序列及其旁邊的核小體。

　　Buenrostro等人提出了ATAC-seq法(ssay for transposase-accessible chromatin using sequencing)，通過Tn5轉座酶，優先標記和測序核小體之間的DNA。ATAC-seq提供的信息與新DNase-seq法差不多，但步驟更為簡單，需要的細胞也更少。在無法獲得大量細胞的情況下，ATAC-seq更有幫助。例如，可以在癌癥組織或iPS生成的細胞中，用ATAC-seq檢測調控序列。此外，ATAC-seq也有望成為有用的診斷工具。

　　He等人也對DNase-seq片段進行了雙端測序，他們主要考量DNase I濃度和片段大小對結果的影響。同樣他們也發現，短片段主要源自于核小體之間的區域，而長片段跨越了核小體。研究指出，短片段對鑒定轉錄因子的結合更有用，長片段可以提供核小體的間隔信息。

　　研究顯示，DNase I和Tn5的切割偏好，已經成為鑒定轉錄因子結合的一大挑戰。研究人員使用無核小體和轉錄因子的“裸”DNA，展現了DNase I切割的強烈偏好。他們指出，之前許多DNase印記分析，反映得更多的是切割偏好，而不是轉錄因子的真實結合情況。