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目(mu)前,對基因表達調控的研究主要(yao)是(shi)以基因及(ji)其調控元件的線性關(guan)系為基礎,然而,基因不僅僅以簡單的線性形(xing)式存在,越(yue)來越(yue)多的證據表明染色質(zhi)空間互作(zuo)在基因表達調節(jie)方面也(ye)起(qi)重要(yao)作(zuo)用,即基因的表達調控存在三(san)維空間網絡(luo),基因表達可(ke)被遠(yuan)程調控元件所調控。染色質(zhi)的mu)佔浣 也(ye)即染色質(zhi)的三(san)維高級結構與功能,是(shi)表觀遺傳(chuan)學(xue)的一(yi)個新(xin)興的重要(yao)研究領域。

Hi-C(High-throughput chromosome conformation capture)是(shi)染色質(zhi)構象捕獲(huo)結合高通量測序衍生(sheng)的一(yi)種技術,實現(xian)了全基因組範duan) na)的染色體片段(duan)間相(xiang)互作(zuo)用的捕獲(huo)。Hi-C互作(zuo)主要(yao)是(shi)將空間結構鄰近的DNA片段(duan)進行交聯,並(bing)富集交聯的DNA片段(duan),然後(hou)進行高通量測序,對測序數據進行分析(xi)即可(ke)揭(jie)示染色體片段(duan)間的交互作(zuo)用,闡述染色體三(san)維構象,廣泛應用于腫瘤/疾病發生(sheng)發展機制、分化發育機制、畸變機制等(deng)研究。

技術路線

A/B compartments

A compartments︰常染色質(zhi),松(song)散(san)染色質(zhi)狀(zhuang)態、高基因密(mi)度qu)  薊鈐廄潁 患  薊鐶韻xiang)關(guan)的表觀遺傳(chuan)標記(ji)(例如H3K4me3)。
B compartments︰異染色質(zhi),壓縮染色質(zhi)狀(zhuang)態、低基因密(mi)度區域、轉錄抑制區域,富集無(wu)轉錄活性的表觀遺傳(chuan)標記(ji)(例如H3K27me3)。

拓撲相(xiang)關(guan)結構域(TAD)

TAD是(shi)一(yi)段(duan)具有折疊結構的DNA序列,其內(na)部(bu)的互作(zuo)頻率顯(xian)著高于毗鄰區域之間。TAD邊(bian)界有明顯(xian)的界限,內(na)部(bu)是(shi)一(yi)個獨立(li)的調控單元,內(na)部(bu)的基因存在協同表達特(te)征。

染色質(zhi)環(loop)

loop是(shi)指通過CTCF等(deng)蛋白質(zhi)介導形(xing)成的遠(yuan)距離(li)互作(zuo)DNA片段(duan)而錨定形(xing)成環狀(zhuang)結構,loop錨定位點(dian)中(zhong)常富含啟動子、增強子、沉默子等(deng)調控元件。

生(sheng)物(wu)體不同發育時期, 以及(ji)不同的細胞類(lei)型中(zhong), 染色質(zhi)的三(san)維空間結構是(shi)動態變化的,如A/B compartment轉換,TAD邊(bian)界變化,loop消失或新(xin)形(xing)成,這(zhe)種三(san)維構象的變化與基因表達調控密(mi)切(qie)相(xiang)關(guan)。

應用方向

Hi-C多組學(xue)研究

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A/B compartment及(ji)轉換分析(xi)

1
2

TAD及(ji)差異分析(xi)

tad
TAD全基因組分布圖
7
差異TAD邊(bian)界DI值聚(ju)類(lei)圖
8
差異TAD邊(bian)界關(guan)聯的差異表達基因聚(ju)類(lei)圖

Loop及(ji)差異分析(xi)

9
Loop可(ke)視化熱圖
10
全基因組loop分布圖
11
Loop anchor 位點(dian)分析(xi)
12
差異Loop聚(ju)類(lei)熱圖
13
差異Loop相(xiang)關(guan)DEG KEGG通路分析(xi)

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Hi-C互作(zuo)測序應該做多少數據量?

主要(yao)看是(shi)否關(guan)注loop水平分析(xi)(增強子-啟動子互作(zuo)等(deng)),關(guan)注loop水平,百邁客(ke)推薦(jian)150X即450G數據量,達到10kb以下分辨率,同時分析(xi)A/B compartment、TAD和loop;若不關(guan)注loop水平,只關(guan)注compartment和TAD,則可(ke)以做50X(150G數據量)。當bi)唬 綣guan)注更高分辨率,如5kb則需要(yao)900Gb數據量(300X),分辨率越(yue)高,所需要(yao)數據量越(yue)大(da)。

Hi-C互作(zuo)測序是(shi)否需要(yao)設置生(sheng)物(wu)學(xue)重復?

Hi-C互作(zuo)主要(yao)解析(xi)的是(shi)染色質(zhi)三(san)維構象對于基因表達及(ji)表型性狀(zhuang)等(deng)調控機制,建議至少設置2個生(sheng)物(wu)學(xue)重復。對于細胞系樣本(ben),可(ke)以考慮每組3個生(sheng)物(wu)學(xue)重復,每個重復50X即150Gb數據量,合並(bing)各(ge)組3個生(sheng)物(wu)學(xue)樣本(ben)進行分析(xi),更經(jing)濟meng)禱藎歡雜諏俅慚ben)則不建議這(zhe)種zhi)槳浮/p>

Hi-C互作(zuo)測序分辨率如何(he)理解?

Hi-C數據分辨率的大(da)小(即bin的大(da)小)由(you)具體的生(sheng)物(wu)學(xue)問(wen)題來確定,研究不同的問(wen)題要(yao)采用不同的分辨率; 計算分辨率的方法︰分別(bie)按照不同大(da)小的bin對每個bin之間的交互read數目(mu)從高到低排列,當排列完80%的bin時,該bin仍(reng)覆蓋有超過1,000條(tiao)Read,滿足(zu)此條(tiao)件的最小的bin的大(da)小即為Hi-C文mu)獾姆直媛省從compartment到TAD到loop所需要(yao)的分辨率遞增。

Hi-C互作(zuo)測序是(shi)否一(yi)定要(yao)和其他組學(xue)搭配?

建議和其他組學(xue)聯合開展,一(yi)般(ban)最少和RNA-seq聯合,其他如甲基化測序、研究轉錄因子結合以及(ji)組蛋白修飾的chip-seq、可(ke)以確實增強子啟動子peak的染色質(zhi)可(ke)及(ji)性測序ATAC-seq以及(ji)檢測突變的全基因組重測序等(deng),都可(ke)以聯合開展,從各(ge)個層面說明染色質(zhi)構象改變的結果或原因,豐富充實文章內(na)容。當bi)唬 綣yi)經(jing)有其他組學(xue)數據,也(ye)可(ke)以提(ti)供(gong)給我們進行聯合分析(xi)。

  • 百邁客(ke)Hi-C測序的優勢?

答︰ 1)Hi-C標準建庫流程已(yi)申請國(guo)家專利(li),完成近300個物(wu)種,近千個文mu)夤菇 /p>

2)保持近100%的建庫成功率,文mu)? 蓋qie)xing)壞dian)有效數據比(bi)例最高達93%以上,平均(jun)比(bi)例高達68%;

3)實驗+生(sheng)物(wu)信息分析(xi)專利(li)保護;

4)多篇成功案例。

_px_2019.06.26
  • 百邁客(ke)Hi-C測序送樣要(yao)求?

送樣要(yao)求

樣品類(lei)型送樣量取(qu)樣建議
組織(zhi)1g新(xin)鮮shou)櫓zhi)簡單梯度凍存或液氮速凍,-80℃長期保存,干冰運輸。
全血(xue)2mL血(xue)液置于含 EDTA 或檸檬(meng)酸鈉抗凝管中(zhong),室溫平衡後(hou)立(li)即低溫送樣。
細胞10^6 個進行甲醛(quan)交聯固(gu)定後(hou),細胞或細胞核液氮速凍,-80℃長期保存,干冰運輸。

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