Protein & Cell 丨cFOOT-seq：单分子、单细胞分辨率的转录因子占位检测新平台

转录因子（Transcription Factor,TF）通过与基因组调控元件（如启动子和增强子）结合，共同决定细胞命运、分化与应激响应。然而，要在全基因组范围内同时检测数百种TF的动态占位仍然是重大挑战。现有技术如ChIP-seq和CUT&Tag依赖抗体，难以实现多靶点检测；DNase-seq和ATAC-seq虽能推断TF足迹，但对闭合染色质和低细胞数样本的灵敏度有限，且无法实现单分子与单细胞分辨率。

为突破这些技术瓶颈，2025年8月4日，同济大学张家民课题组与高绍荣、史偈君、刘晓雨三位老师课题组深度合作，在

Protein & Cell

Genome-Wide Investigation of Transcription Factor Occupancy and Dynamics Using cFOOT-seq

核心创新：高效SsdAtox脱氨酶原位脱氨

研究团队通过比较 SsdAtox、Ddd_Ss 和 Ddd_Fa 的脱氨效率、序列偏好及 5mC 脱氨活性，最终选择了表现最优的 SsdAtox。cFOOT-seq 以SsdAtox为核心，可高效将开放染色质中的胞嘧啶（C）脱氨为尿嘧啶（U），并在扩增测序后显示为胸腺嘧啶（T），从而直接记录 染色质开放性、核小体定位与 TF 足迹。凭借其高灵敏度与单碱基分辨率，cFOOT-seq 能在一次实验中同时解析上百种 TF 的占位信息，适用于开放区和非开放区，并对低起始量样本表现出卓越性能。

与ATAC-seq联用进行单分子及单细胞分析

cFOOT-seq对TF足迹的检测依赖于DNA脱氨而非DNA切割，保留了染色质DNA完整性，因此cFOOT-seq可实现与其他组学的联合应用。与ATAC-seq进行联合可形成ATAC-cFOOT-seq和cFOOT-ATAC-seq两种方案，实现更低测序成本下的开放染色质TF占位分析。ATAC-cFOOT-seq在开放区富集方面更突出，而cFOOT-ATAC-seq则具备更高检测灵敏度。基于开放区的深度测序，该技术可定量分析单分子级TF足迹及TF协同作用；结合孔板建库流程，scATAC-cFOOT-seq将其能力扩展到单细胞水平，揭示复杂细胞群中的TF动态。

FootTrack分析平台

研究团队开发了FootTrack平台，通过FOS（Footprint Occupancy Score）和TFOS（Transcription Factor Occupancy Score）指标，实现已知结合位点上TF占位强度的精确量化，并支持重头（de novo）足迹预测，帮助发现新的TF结合模式与调控因子。

解析转录因子的动态变化

利用cFOOT-seq，研究团队捕获了不同细胞类型的关键TF占位，深入解析了OSKM诱导重编程及SWI/SNF染色质重塑因子抑制/恢复过程中的TF动态变化。在 BRM014 处理的 HepG2 细胞中，对多个转录因子 TFOS 变化的分析实现了基于 SWI/SNF 依赖性的聚类。具有相似 SWI/SNF 依赖性的转录因子结合位点在基因组上呈更紧密的邻近分布，提示了染色质重塑与转录因子结合的一种能量高效空间布局。

未来展望

凭借高灵敏度和单分子/单细胞分辨率，cFOOT-seq为高通量地解析转录因子结合的时空动态提供了强有力的工具。未来将该技术与高通量单细胞ATAC-seq及长读长测序平台结合，并借助多组学和机器学习算法，进一步提升足迹预测的精度与广度，可以推动转录调控机制研究进入新阶段。cFOOT-seq 将为绘制高精度基因调控网络、破解转录调控奥秘提供强大助力，并为揭示发育、再生及疾病背后的分子机制奠定坚实的技术基础。

同济大学生命科学与技术学院博士研究生王姮、武昂和杨孟臣为论文共同第一作者。同济大学生命科学与技术学院张家民教授、高绍荣教授、史偈君教授与刘晓雨教授为论文共同通讯作者。

目前课题组主要关注肿瘤、发育和再生过程中的转录因子调控机制，欢迎对前沿基因调控研究有兴趣的科研团队和博士毕业生交流合作：zhangjiamin@tongji.edu.cn。

https://doi.org/10.1093/procel/pwaf071

制版人： 十一

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