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3D基因组之Hi-C

3D基因组之Hi-C技术

      Hi-CHigh-throughput/resolution chromosome conformation capture)技术,以整个细胞核为研究对象,利用高通量测序技术,结合生物信息学方法,研究全基因组范围内整个染色质DNA在空间位置上的关系;通过对染色质内全部DNA相互作用模式进行捕获,获得高分辨率的染色质三维结构信息。

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一、Hi-C技术流程                                                

      Hi-C,Hi-C的基本流程是首先将染色质,用交联HindIII限制性核酸内切酶将DNA片段切开,形成粘性末端,将带有dCTP-biotion补齐粘性末端,用T4连接酶连接,纯化链接产物,用链霉亲和磁珠捕获带有biotionDNA互作片段,测序比对DNA互作区域。


二、如何看懂Hi-C结果                                            

    如图所示,Hi-C主要有两种表现形式,一种是原始的方形图,一种是比较直观的三角图,其实,这两种图实际上是同一张图,先看方形图,横纵坐标都代表同一条染色体,对角线上的点像横纵坐标的投影,因此,对角线也表示染色体。内部马赛克点分别向横纵坐标及对角线延伸,延伸得到的焦点,为互作基因在染色体上的位置。马赛克点的颜色越深,代表基因互作强度越大。

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    Hi-C得出的数据是非常强大的。Hi-C的最小分辨率为5kb,在这个分辨率下,我们可以清楚的观察到基因的成环结构。这其中包括基因环,转录环,结构环以及增强子-启动子环。

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    Hi-C分辨率到达10kb时,我们会发现多个相关连loop组成的拓扑相关结构域(TADs)。且TADs边界上一般都会有CTCF的富集。

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    当分辨率到达50kb时,我们可以看到由相关TADs组成的染色质区域。

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    当我们继续增大分辨率,我们将看到全部染色体的互作情况。

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    Hi-C数据强大我们已经看到,但想精确地模拟3D基因组的结构,还需要与ChIP-seqRNA-seqDNase-seqFAIRE-seq等联合分析,才能精确构建3D模型。

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