3D基因組時代已到來,8點基礎需知~

更新時間:2022-04-02 17:28:30 所屬欄目:基因組 作者:吳博文

摘要:3D基因組時代關于「3D」大家都不陌生,鼻祖級別的3D電影《阿凡達》、火熱的3D室內裝修及造福人類的3D列印器官技術,現在3D的熱潮已席卷科研及健康領域。繼人類基因組計劃完成后,科研界逐漸認識到基因組信息分析解讀的重要性。隨著3D熱潮襲來,在未來我們會獲取到不同物種、不同器官基因

3D基因組時代

關于「3D」大家都不陌生,鼻祖級別的3D電影《阿凡達》、火熱的3D室內裝修及造福人類的3D列印器官技術,現在3D的熱潮已席卷科研及健康領域。繼人類基因組計劃完成后,科研界逐漸認識到基因組信息分析解讀的重要性。隨著3D熱潮襲來,在未來我們會獲取到不同物種、不同器官基因組的三維結構信息,這些信息將從更深層次解釋科學問題、挖掘疾病發生機制的重要「3D」資料庫。

Hi-C作為解析染色體三維結構通量最高的技術,已被大家應用在不同領域,如各種疾病機制解析(乳腺癌、前列腺癌、糖尿病、手指畸形等)、植物抗逆機制研究、基因組組裝等,相關研究成果多發表在Nature、Science、Cell等高影響力雜志上。此外,2016年,Hi-C與CRISPR技術、MinION納米孔測序技術一同入選生命科學十大創新產品。

3D時代

3D基因組時代已經到來,如此火熱的Hi-C技術,小編帶大家揭開它的神秘面紗~

Hi-C技術是什么

Hi-C技術源于染色體構象捕獲(Chromosome conformation capture, 3C)技術,主要基于高通量測序技術及生物信息分析方法,研究全基因組范圍內染色質DNA在空間位置上的關系,獲得高解析度的染色質三維結構信息即3D基因組信息。

Hi-C應用領域有哪些

Hi-C技術不僅可以研究染色體片段之間的相互作用,建立基因組3D折疊模型,還可以應用于基因組組裝、單體型圖譜構建、輔助宏基因組組裝等,并可以與RNA-seq、ChIP-seq等數據進行聯合分析,從基因調控網絡和表觀遺傳網絡來闡述生物體性狀形成的相關機制。如研究癌癥發生機制、畸形機制、細胞發育機制、植物抗逆機制。

Hi-C技術的發展歷程

2009年,Job Dekker研究團隊首次提出了Hi-C測序的概念,并利用該技術得到人類正常淋巴細胞基因組的三維結構圖;隨后Hi-C逐漸應用到其他動物、植物及微生物上,并擴充到疾病研究領域。2017年Hi-C幫助復雜的四倍體如藜麥完成基因組組裝,相關研究結果刊登Nature封面。

Hi-C技術的發展歷程

Hi-C研究樣本的「潛規則」

新鮮的細胞或者組織,進行甲醛交聯固定后置于-80℃保存。因染色體的三維結構具有時空特異性,所以需要在新鮮的狀態下固定后才能凍存。

Hi-C解析度的新定義

Hi-C中的解析度即bin size(劃窗口分析),在所設定的 bin size 下,80%—90%以上的 bin 對有 reads 支持(80%—90%bin 與 bin 之間有互作),則認為此bin size劃地是合理的即此解析度是可以達到的。

一張圖讓你了解不同解析度能解析的染色體三維結構

一張圖讓你了解不同解析度能解析的染色體三維結構

Hi-C在疾病研究方面的成果展示[1-7]

Hi-C在疾病研究方面的成果展示

Hi-C在基因組組裝方面成果展示[8-12]

Hi-C在基因組組裝方面成果展示

通過以上介紹,大家對Hi-C有了初步認識與了解。前段時間Nature Reviews Molecular Cell Biology 的編輯們為大家準備了3D genome collection,這份合輯包含了9篇Reviews,28篇Research

articles和2篇Protocols,均來自于Nature旗下的期刊,這些論文涵蓋了3D基因組的最新研究、方法學及其與疾病關聯的進展。如果大家想更加深入地了解Hi-C,可以在安諾基因微信公眾號平臺留言(如下圖),小編會把文章打包「送貨到家」,趕緊留言吧~

安諾基因

Hi-C作為安諾優達特色技術,不斷探索不斷創新

可以揭示染色體三維結構,且可用于輔助組裝

從群體細胞Hi-C、1kb Hi-C、捕獲Hi-C

單細胞Hi-C拓展到Hi-C輔助組裝

物種經驗跨越動植物及微生物

合作單位貫穿國內外科研院所

安諾高端Hi-C誠邀您的加入...

參考文獻:

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詳情請了解安諾基因官網:www.genome.cn。

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