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.

Abstract BTB domain And CNC Homolog 2 (Bach2) is a transcription repressor that actively participates in T and B lymphocyte development, but it is unknown if Bach2 is also involved in the development of innate immune cells, such as natural killer (NK) cells. Here, we followed the expression of Bach2 during NK cell development, finding that it peaked in CD27 + CD11b + cells and decreased upon further maturation. Bach2 expression positively correlated with that of the transcription factor TCF1 and negatively correlated with genes encoding NK effector molecules as well as genes involved in the cell cycle. Bach2-deficient mice showed increased numbers of terminally differentiated NK cells with increased production of granzymes and cytokines. NK cell-mediated control of tumor metastasis was also augmented in the absence of Bach2. Therefore, Bach2 is a key checkpoint protein regulating NK terminal maturation.

Abstract Background Methamphetamine (METH) is a highly addictive central nervous system stimulant. Chronic use of METH is associated with multiple neurological and psychiatric disorders. An overdose of METH can cause brain damage and even death. Mounting evidence indicates that epigenetic changes and functional impairment in the brain occur due to addictive drug exposures. However, the responses of different brain regions to a METH overdose remain unclear. Results We investigated the transcriptomic and epigenetic responses to a METH overdose in four regions of the rat brain, including the nucleus accumbens, dentate gyrus, Ammon’s horn, and subventricular zone. We found that 24 hours after METH overdose, 15.6% of genes showed changes in expression and 27.6% of open chromatin regions exhibited altered chromatin accessibility in all four rat brain regions. Interestingly, only a few of those differentially expressed genes and differentially accessible regions were affected simultaneously. Among four rat brain regions analyzed, 149 transcription factors and 31 epigenetic factors were significantly affected by METH overdose. METH overdose also resulted in opposite-direction changes in regulation patterns of both gene and chromatin accessibility between the dentate gyrus and Ammon’s horn. Approximately 70% of chromatin-accessible regions with METH-induced alterations in the rat brain are conserved at the sequence level in the human genome, and they are highly enriched in neurological processes. Many of these conserved regions are active brain-specific enhancers and harbor SNPs associated with human neurological functions and diseases. Conclusion Our results indicate strong region-specific transcriptomic and epigenetic responses to a METH overdose in distinct rat brain regions. We describe the conservation of region-specific gene regulatory networks associated with METH overdose. Overall, our study provides clues toward a better understanding of the molecular responses to METH overdose in the human brain.