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3D基因組之Hi-C技術(shù)
Hi-C(High-throughput/resolution chromosome conformation capture)技術(shù),以整個細(xì)胞核為研究對象,利用高通量測序技術(shù),結(jié)合生物信息學(xué)方法,研究全基因組范圍內(nèi)整個染色質(zhì)DNA在空間位置上的關(guān)系;通過對染色質(zhì)內(nèi)全部DNA相互作用模式進(jìn)行捕獲,獲得高分辨率的染色質(zhì)三維結(jié)構(gòu)信息。
一、Hi-C技術(shù)流程
Hi-C,Hi-C的基本流程是首先將染色質(zhì),用交聯(lián)HindIII限制性核酸內(nèi)切酶將DNA片段切開,形成粘性末端,將帶有dCTP-biotion補(bǔ)齊粘性末端,用T4連接酶連接,純化鏈接產(chǎn)物,用鏈霉親和磁珠捕獲帶有biotion的DNA互作片段,測序比對DNA互作區(qū)域。
二、如何看懂Hi-C結(jié)果
如圖所示,Hi-C主要有兩種表現(xiàn)形式,一種是原始的方形圖,一種是比較直觀的三角圖,其實,這兩種圖實際上是同一張圖,先看方形圖,橫縱坐標(biāo)都代表同一條染色體,對角線上的點像橫縱坐標(biāo)的投影,因此,對角線也表示染色體。內(nèi)部馬賽克點分別向橫縱坐標(biāo)及對角線延伸,延伸得到的焦點,為互作基因在染色體上的位置。馬賽克點的顏色越深,代表基因互作強(qiáng)度越大。
Hi-C得出的數(shù)據(jù)是非常強(qiáng)大的。Hi-C的最小分辨率為5kb,在這個分辨率下,我們可以清楚的觀察到基因的成環(huán)結(jié)構(gòu)。這其中包括基因環(huán),轉(zhuǎn)錄環(huán),結(jié)構(gòu)環(huán)以及增強(qiáng)子-啟動子環(huán)。
當(dāng)Hi-C分辨率到達(dá)10kb時,我們會發(fā)現(xiàn)多個相關(guān)連loop組成的拓?fù)湎嚓P(guān)結(jié)構(gòu)域(TADs)。且TADs邊界上一般都會有CTCF的富集。
當(dāng)分辨率到達(dá)50kb時,我們可以看到由相關(guān)TADs組成的染色質(zhì)區(qū)域。
當(dāng)我們繼續(xù)增大分辨率,我們將看到全部染色體的互作情況。
Hi-C數(shù)據(jù)強(qiáng)大我們已經(jīng)看到,但想精確地模擬3D基因組的結(jié)構(gòu),還需要與ChIP-seq、RNA-seq、DNase-seq、FAIRE-seq等聯(lián)合分析,才能精確構(gòu)建3D模型。