염색질접근성 시퀀싱 (ATAC-Sequencing)

한 줄 정의: 트랜스포사아제 효소를 이용해 염색질에서 단백질이 느슨하게 감싸고 있어 접근 가능한 개방된 DNA 영역을 표지하고 시퀀싱하여, 유전체 전반의 조절 활성 영역을 파악하는 실험 기법입니다.

쉽게 풀면

DNA는 세포 안에서 히스톤이라는 단백질에 실타래처럼 촘촘히 감겨 있습니다. 어떤 부위는 단단히 감겨 있어 접근하기 어렵고, 어떤 부위는 느슨하게 풀려 있어 접근이 쉽습니다. ATAC-시퀀싱은 특수한 효소를 이용해 이렇게 '열려 있는' 접근 가능한 부위에만 표지를 남기고, 그 부위의 서열을 읽어냅니다. 마치 문이 열려 있는 방만 골라 표시하는 것과 비슷해서, 어느 유전자 부위가 지금 활발히 조절되고 있는지 짐작할 수 있습니다.

왜 중요한가

염색질이 열려 있는 영역은 대체로 프로모터나 인핸서 같은 조절 요소가 활발히 작동하는 자리와 겹치기 때문에, ATAC-시퀀싱은 적은 양의 세포로도 유전체 전반의 조절 활성 지도를 빠르게 그릴 수 있는 방법으로 널리 쓰입니다. 특히 세포 유형별 조절 프로그램의 차이를 비교하는 연구에 유용합니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"ATAC-seq was performed to profile chromatin accessibility changes during cell differentiation."

세포 분화 과정에서 염색질 접근성이 어떻게 변화하는지 프로파일링하기 위해 ATAC-시퀀싱을 수행했다는 의미입니다.

"Differentially accessible regions identified by ATAC-seq overlapped with known enhancer elements."

ATAC-시퀀싱으로 확인된 접근성 차이 영역이 기존에 알려진 인핸서 요소와 겹친다는 뜻입니다.

조금 더 깊게 보면

ATAC-시퀀싱은 Tn5 트랜스포사아제라는 효소를 이용하는데, 이 효소는 열려 있는 DNA 부위를 절단하는 동시에 시퀀싱 어댑터를 삽입하는 두 가지 작업을 동시에 수행합니다. 이 덕분에 기존의 접근성 분석 기법에 비해 필요한 세포 수가 훨씬 적고 실험 과정도 간단하다는 장점이 있습니다.

주의할 점

염색질이 열려 있다는 것 자체가 그 부위에서 실제로 전사가 활발히 일어난다는 것을 직접 증명하지는 않으며, 다른 후성유전체 데이터와 함께 해석해야 신뢰도가 높아집니다. 또한 미토콘드리아 DNA처럼 항상 열려 있는 영역에서 나오는 배경 신호를 걸러내는 과정이 필요합니다.