中國團隊開發一種新型染色體構象捕獲技術

責編丨迦 漵

近幾年來，國內外一系列的報道表明了染色質空間結構變化在細胞分化、重編程以及人類發育和疾病中都起到了很重要的作用，染色質的三維空間結構（3D Genome organization）已然成為表觀遺傳學領域中的一個重要分支，這一點在過去一周召開的蘇州冷泉港染色質會議上表現得非常搶眼，讓不少人開始懷疑用傳統生化手段研究表觀遺傳學是否有落伍之嫌（事實上科學問題導向的研究無論用什麼技術永不過時，這一點在Rob Roeder老先生身上體現得淋漓盡致）。

圖為76歲的Rob Roeder老先生在「金雞湖之夜——蘇州冷泉港表觀遺傳學慶典」上致辭。圖片來源於蘇州冷泉港會議中心。

對染色質構象和三維基因組學的研究可以將基因組上原本分散的遠距離調控元件與其具體調控區域更好的關聯起來，對理解基因的轉錄調控、增強子與啟動子的相互作用、疾病易感位點、DNA損傷修復、基因組結構變異和表觀遺傳有著重要的意義。儘管目前可以用於研究三維基因組的實驗手段越來越多（從2002年開始的3C到後面的4C和5C），其中最重要的還是Hi-C（High-Throughput Chromatin Confirmation Capture）技術【1】。Hi-C技術是三維基因組學的主要研究方法，最大優勢在於它可以能夠提供全基因組三維空間信息，但存在實驗成本高、數據噪音大、實驗過程繁瑣等缺點。

4月26日，華中農業大學農業微生物國家重點實驗室/生物醫學中心曹罡課題組與李國亮課題組在Nature Genetics雜誌發表題為「Digestion-ligation-only Hi-C is an efficient and cost-effective method for chromosome conformation capture」的論文（Technical Report）。該論文介紹了一種新染色體構象捕獲技術（DLO Hi-C），為解析基因組三維結構提供了一種新型高效、經濟的研究方法。

為解決Hi-C技術中的出現的一些問題，最新的這項研究提供了一種新的DLO Hi-C（digestion-ligation-only Hi-C）染色體構象捕獲技術，採用同時酶切酶連的方式，將DNA接頭連接在染色體內切酶切口末端上，然後進行鄰近酶連，最後將用MmeI內切酶酶切消化，回收固定大小互作DNA片段（下圖），從而大大地降低了背景數據噪音，獲取質量高於傳統Hi-C的數據。DLO Hi-C技術還可以用於染色體易位位點篩選。

圖片引自評論文章「Expanding the toolbox for 3D genomics」

DLO Hi-C技術使全基因組染色體構象捕獲實驗的成本大大的降低，同時簡化了實驗步驟，使得實驗成功率顯著提高，對輔助基因組組裝、解析基因組遠程調控元件的功能、理解疾病易感位點、以及檢測染色體結構變異有著重要的意義。

值得一提的是，Nature Genetics同期發表專門評論性文章「Expanding the toolbox for 3D genomics」，對此項研究工作給予了較高評價「Lin et al. introduce an elegant dual-linker strategy that allows for noise filtering and early quality control.」

此外，這篇文章發表前十天，Nature Genetics雜誌還發表另一篇文章「Polymer physics predicts the effects of structural variants on chromatin architecture」，上述評論文章也對該工作進行的點評。

據悉，華中農業大學動科動醫學院博士生林達與信息學院博士生洪萍為論文的共同第一作者，動科動醫學院曹罡教授與信息學院李國亮教授為論文的共同通訊作者。

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