ATAC-seq is a technique widely used to investigate genome-wide chromatin accessibility. The recently published Omni-ATAC-seq protocol substantially improves the signal/noise ratio and reduces the input cell number. High-quality data are critical to ensure accurate analysis. Several tools have been developed for assessing sequencing quality and insertion size distribution for ATAC-seq data; however, key quality control (QC) metrics have not yet been established to accurately determine the quality of ATAC-seq data. Here, we optimized the analysis strategy for ATAC-seq and defined a series of QC metrics, including reads under peak ratio (RUPr), background (BG), promoter enrichment (ProEn), subsampling enrichment (SubEn), and other measurements. We incorporated these QC tests into our recently developed ATAC-seq Integrative Analysis Package (AIAP) to provide a complete ATAC-seq analysis system, including quality assurance, improved peak calling, and downstream differential analysis. We demonstrated a significant improvement of sensitivity (20%~60%) in both peak calling and differential analysis by processing paired-end ATAC-seq datasets using AIAP. AIAP is compiled into Docker/Singularity, and with one command line execution, it generates a comprehensive QC report. We used ENCODE ATAC-seq data to benchmark and generate QC recommendations, and developed qATACViewer for the user-friendly interaction with the QC report.

Nitrogen-containing bisphosphonates (N-BPs), such as alendronate, are the most widely prescribed medications for diseases involving bone, with nearly 200 million prescriptions written annually. Recently, widespread use of N-BPs has been challenged due to the risk of rare but traumatic side effects such as atypical femoral fracture (AFFs) and osteonecrosis of the jaw (ONJ). N-BPs bind to and inhibit farnesyl diphosphate synthase (FDPS), resulting in defects in protein prenylation. Yet it remains poorly understood what other cellular factors might allow N-BPs to exert their pharmacological effects. Here, we performed genome-wide studies in cells and patients to identify the poorly characterized gene, ATRAID . Loss of ATRAID function results in selective resistance to N-BP-mediated loss of cell viability and the prevention of alendronate-mediated inhibition of prenylation. ATRAID is required for alendronate inhibition of osteoclast function, and ATRAID -deficient mice have impaired therapeutic responses to alendronate in both postmenopausal and senile (old age) osteoporosis models. Lastly, we performed exome sequencing on patients taking N-BPs that suffered ONJ or an AFF. ATRAID is one of three genes that contain rare non-synonymous coding variants in patients with ONJ or AFF that is also differentially expressed in poor outcome groups of patients treated with N-BPs. We functionally validated this patient variation in ATRAID as conferring cellular hypersensitivity to N-BPs. Our work adds key insight into the mechanistic action of N-BPs and the processes that might underlie differential responsiveness to N-BPs in people.One Sentence Summary ATRAID is essential for responses to the commonly prescribed osteoporosis drugs nitrogen-containing bisphosphonates.Overline BONE### Competing Interest StatementATRAID, SNTG1, EPHB1, and PLCL1, the genes identified here, are part of a Whitehead–Harvard patent on which T.R.P., T.R.B., and D.M.S. are inventors (US8748097B1).