3D基因组实验技术

3D 基因组—实验技术Ray 钱 生信技能树 昨天一、3D 基因组之 ChIP-seq基因组的三维立体结构的主要组成是 DNA 和蛋白质。讨论基因组的三维立体结构就是讨论 DNA 与蛋白之间的互作。ChIP 一直是讨论蛋白与 DNA 互作的重要方法。他可以显示众多调节蛋白在基因组上的分布。下表是生物体内常见的几种 DNA 调节蛋白。Histone 是核小体的基本组成蛋白，核小体是染色质的基本组成单位。组蛋白的修饰（如：甲基化，乙酰化，磷酸化等）使核小体在 DNA 上发生移动，改变核小体的位置。这使得特定的组蛋白修饰代表特定的生物学特征。例如 H3K27ac 代表激活型启动子区域，H3K27me3 代表抑制型启动子区域，等等。除了组蛋白外，还有一类重要的调控元件-转录因子来调节染色质的结构和功能，然而，转录因子要与 RNA 聚合酶 II 互作，才可以调控基因表达。CTCF 是一类重要的绝缘子蛋白，与 RAD21 蛋白形成稳定的 3 维立体结构区域，维持染色质的正常形态。另外，您需要根据目的基因的表达情况选择相应的 ChIP 组合方式。ChIP-seq 数据分析ChIP-seq 的数据呈现形式是多种多样的。但主要以 3 种形式出现在文章中。① 最常见的 peak 图② 讨论转录起始位点的 TSS 距离分布图，可以清楚的观察到 TSS 位点处，多种蛋白的分布情况。③ 比较直观的热图，可以清楚的看出同一 DNA 区域，不同蛋白的分布情况，以及同一蛋白在不同 DNA 区域的分布情况。二、3D 基因组之 Hi-C 技术 Hi-C（High-throughput/resolutionchromosome conformation capture）技术，以整个细胞核为讨论对象，利用高通量测序技术，结合生物信息学方法，讨论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。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 biotion 的 DNA 互作片段，测序比对 DNA 互作区域。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...