✖


Jump to content

Hi-C (метод геномного анализа)

    Add links
    Рисунок 1. Обзор рабочего процесса Hi-C и его применения в исследованиях. Фигура сделана с помощью BioRender.

    Hi-C — это высокопроизводительный геномный и эпигеномный метод захвата конформации хроматина (3C) . [1] В целом, Hi-C рассматривается как производное от ряда технологий захвата конформации хромосом , включая, помимо прочего, 3C (захват конформации хромосомы), 4C (захват конформации хромосомы на чипе/захват конформации кольцевой хромосомы) и 5C. (захват конформации хромосомы под копией). [1] [2] [3] [4] Hi-C всесторонне обнаруживает полногеномные взаимодействия хроматина в ядре клетки путем сочетания подходов 3C и секвенирования следующего поколения (NGS) и рассматривается как качественный скачок в развитии C-технологии (технологии захвата конформации хромосом) и начало 3D-геномики. [2] [3] [4]

    Подобно классическому методу 3C, Hi-C измеряет частоту (в среднем по популяции клеток), с которой два фрагмента ДНК физически связываются в трехмерном пространстве, связывая хромосомную структуру непосредственно с геномной последовательностью. [4] Общая процедура Hi-C включает в себя первое сшивание хроматинового материала с использованием формальдегида . [3] [4] Затем хроматин растворяется и фрагментируется, а взаимодействующие локусы вместе повторно лигируются , чтобы создать геномную библиотеку химерных молекул ДНК . [4] Относительное количество этих химер или продуктов лигирования коррелирует с вероятностью того, что соответствующие фрагменты хроматина взаимодействуют в трехмерном пространстве в популяции клеток. [4] В то время как 3C фокусируется на анализе набора заранее определенных геномных локусов, чтобы предложить исследования конформации представляющих интерес областей хромосомы «один против некоторых», Hi-C обеспечивает профилирование взаимодействия «все против всех», маркируя все фрагментированные фрагменты. хроматин с биотинилированным нуклеотидом перед лигированием. [3] [4] В результате лигированные соединения, отмеченные биотином, могут быть более эффективно очищены с помощью магнитных шариков, покрытых стрептавидином , а данные о взаимодействии хроматина могут быть получены путем прямого секвенирования библиотеки Hi-C. [3] [4]

    Анализ данных Hi-C не только раскрывает общую геномную структуру хромосом млекопитающих , но также дает представление о биофизических свойствах хроматина, а также о более специфических, дальних контактах между удаленными геномными элементами (например, между генами и регуляторными элементами ). [4] [5] [6] включая то, как они меняются со временем в ответ на раздражители. [7] В последние годы Hi-C нашел свое применение в самых разных областях биологии, включая рост и деление клеток , регуляцию транскрипции , определение судьбы , развитие, аутоиммунные заболевания и эволюцию генома . [7] [5] [6] Объединив данные Hi-C с другими наборами данных, такими как полногеномные карты модификаций хроматина и профили экспрессии генов, также можно определить функциональную роль конформации хроматина в регуляции и стабильности генома. [4]

    История

    [ редактировать ]

    На момент своего создания Hi-C представляла собой технологию с низким разрешением и высоким уровнем шума, которая была способна описывать только области взаимодействия хроматина в пределах размера ячейки в 1 миллион пар оснований (МБ). [1] На создание библиотеки Hi-C также потребовалось несколько дней. [4] [8] а сами наборы данных были низкими как по производительности, так и по воспроизводимости. [9] Тем не менее, данные Hi-C позволили по-новому взглянуть на конформацию хроматина, а также на ядерную и геномную архитектуру, и эти перспективы побудили ученых приложить усилия по модификации этого метода за последнее десятилетие.

    В период с 2012 по 2015 год в протокол Hi-C было внесено несколько изменений с расщеплением с 4 резцами. [10] или адаптировали более глубокую глубину секвенирования для получения более высокого разрешения. [8] [9] [11] Использование эндонуклеаз рестрикции , которые режет чаще, или нуклеаз DNaseI и микрококков, также значительно повышало разрешающую способность метода. [12] Совсем недавно (2017 г.) Белагзал и др. описал протокол Hi-C 2.0, который позволил достичь разрешения в килобазах (кб). [12] Ключевой адаптацией к базовому протоколу было удаление этапа солюбилизации SDS после расщепления, чтобы сохранить структуру ядра и предотвратить случайное лигирование фрагментированного хроматина путем лигирования внутри интактных ядер, что легло в основу Hi-C in situ. [12] В 2021 году Лафонтен и др. описал Hi-C 3.0, более высокое разрешение которого было достигнуто за счет усиления сшивки формальдегидом с последующим применением дисукцинимидилглутарата (DSG). [13] В то время как формальдегид захватывает амино- и имино- группы как белков, так и ДНК, NHS-эфиры в DSG реагируют с первичными аминами на белках и могут улавливать взаимодействия аминов. [13] Эти обновления базового протокола позволили ученым рассмотреть более подробные конформационные структуры, такие как хромосомный отсек и топологически ассоциированные домены (TAD), а также конформационные особенности с высоким разрешением, такие как петли ДНК. [12] [13]

    На сегодняшний день уже появилось множество производных Hi-C, в том числе Hi-C in situ, low Hi-C, SAFE Hi-C и Micro-C, с отличительными особенностями, связанными с различными аспектами стандарта Hi-C. но основной принцип остался прежним.

    Традиционный Hi-C

    [ редактировать ]

    Схема классического рабочего процесса Hi-C выглядит следующим образом: клетки сшиваются формальдегидом; хроматин расщепляется ферментом рестрикции, который образует 5'-выступ ; 5'-выступ заполняется биотинилированными основаниями, и полученная ДНК с тупыми концами лигируется. [1] Продукты лигирования с биотином на стыке отбираются для использования стрептавидина и подвергаются дальнейшей обработке для подготовки библиотеки, готовой для последующего секвенирования. [1]

    Парные взаимодействия, которые Hi-C может уловить по всему геному, огромны, поэтому важно проанализировать достаточно большой размер выборки, чтобы уловить уникальные взаимодействия, которые можно наблюдать только у меньшинства общей популяции. [4] Чтобы получить сложную библиотеку продуктов лигирования, которая обеспечит высокое разрешение и глубину данных, в качестве входных данных для Hi-C требуется образец из 20–25 миллионов клеток. [3] [4] Первичные образцы человека, которые могут быть доступны только с меньшим количеством клеток, могут быть использованы для приготовления стандартной библиотеки Hi-C, содержащей всего 1–5 миллионов клеток. [4] Однако использование такого небольшого количества ячеек может быть связано с низкой сложностью библиотеки, что приводит к высокому проценту повторяющихся чтений во время подготовки библиотеки. [4]

    Стандарт Hi-C предоставляет данные о парных взаимодействиях с разрешением от 1 до 10 МБ, требует высокой глубины секвенирования, а выполнение протокола занимает около 7 дней. [3] [4] [14]

    Формальдегидная сшивка

    [ редактировать ]
    Рисунок 2 . Двухстадийная химическая реакция, связанная с сшивкой биомакромолекул фомальдегидом. Все проиллюстрированные реакции обратимы, что является ключевым моментом для методов захвата хроматина. [15]

    Клеточные и ядерные мембраны обладают высокой проницаемостью для формальдегида. [4] [15] [16] Сшивка формальдегидом часто используется для обнаружения и количественной оценки ДНК-белковых и белок-белковых взаимодействий. [15] Интерес в контексте Hi-C и всех методов, основанных на 3C, представляет способность формальдегида захватывать цис-хромосомные взаимодействия между дистальными сегментами хроматина. [1] [4] [15] [16] Это происходит за счет формирования ковалентных связей между пространственно соседними сегментами хроматина. Формальдегид может реагировать с макромолекулами в два этапа: сначала он реагирует, с нуклеофильной например, группой на основании ДНК, и образует аддукт метилола, который затем преобразуется в основание Шиффа . [15] На втором этапе основание Шиффа, которое может быстро разлагаться, образует метиленовый мостик с другой функциональной группой в другой молекуле. [15] Он также может создать этот метиленовый мостик с помощью небольшой молекулы в растворе, такой как глицин , который в избытке используется для гашения формальдегида в Hi-C. [1] [4] [15] [16] Тушение обычно может оказывать воздействие на формальдегид снаружи клетки. [15] Ключевой особенностью этой двухэтапной реакции сшивания формальдегидом является то, что все реакции обратимы, что жизненно важно для захвата хроматина. [1] [4] [15] [16]

    Сшивание является ключевым этапом рабочего процесса захвата хроматина, поскольку функциональным показателем метода является частота, с которой две геномные области сшиваются друг с другом. [4] Таким образом, стандартизация этого этапа важна, и для этого необходимо учитывать потенциальные источники вариаций. [4] Присутствие сыворотки, содержащей высокую концентрацию белка, в культуральной среде может снизить эффективную концентрацию формальдегида, доступного для сшивания хроматина, путем его секвестрации в культуральной среде. [4] Поэтому в тех случаях, когда сыворотка используется в культуре, ее следует удалить для этапа сшивания. [4] Природа клеток, т.е. являются ли они суспензионными или прикрепленными, также является важным фактором для этапа сшивания. [4] Адгезивные клетки связываются с поверхностями с помощью молекулярных механизмов цитоскелета . [4] Было показано, что существует связь между ядерной и клеточной морфологией, поддерживаемой цитоскелетом, которая, если ее изменить, может отрицательно повлиять на глобальную ядерную организацию. [4] Поэтому прикрепившиеся клетки должны быть сшиты, пока они еще прикреплены к поверхности культуры. [4]

    Лизис, рестрикционный гидролиз и биотинилирование

    [ редактировать ]

    Клетки лизируют на льду холодным гипотоническим буфером, содержащим хлорид натрия , трис-HCl при pH 8,0 и неионный детергент IGEPAL CA-630 , дополненный ингибиторами протеаз . [4] [16] Ингибиторы протеаз и инкубация на льду помогают сохранить целостность сшитых хроматиновых комплексов эндогенных протеаз. [4] [16] Этап лизиса помогает высвободить нуклеиновый материал из клеток. [1] [4] [16]

    После лизиса клеток хроматин солюбилизируется разбавленным SDS, чтобы удалить несшитые белки, открыть хроматин и сделать его более доступным для последующего расщепления, опосредованного эндонуклеазой рестрикции. [4] Если инкубация с SDS превышает рекомендуемые 10 минут, формальдегидные сшивки могут быть обращены вспять, и поэтому за инкубацией с SDS должна немедленно следовать инкубация на льду. [4] Неионогенное моющее средство Triton X-100 используется для гашения SDS, чтобы предотвратить денатурацию фермента на следующем этапе. [4]

    Любой фермент рестрикции, который создает 5'-выступ, такой как HindIII, может быть использован для переваривания теперь доступного хроматина в течение ночи. [4] [16] Этот 5'-выступ обеспечивает матрицу, необходимую фрагменту Кленова ДНК -полимеразы I для добавления биотинилированного CTP или АТФ к переваренным концам хроматина. [4] [16] Этот шаг позволяет выбрать продукты лигирования Hi-C для подготовки библиотеки. [4] [16]

    Близкое лигирование

    [ редактировать ]

    Лигирование с разбавлением выполняется на фрагментах ДНК, которые все еще сшиты друг с другом, чтобы способствовать внутримолекулярному лигированию фрагментов внутри одного и того же комплекса хроматина вместо событий лигирования между фрагментами в разных комплексах. [4] [16] Поскольку этот этап лигирования происходит между фрагментами ДНК с тупыми концами (поскольку липкие концы заполнены основаниями, меченными биотином), реакции позволяют продолжаться до 4 часов, чтобы компенсировать присущую ей неэффективность. [16] В результате бесконтактного лигирования терминальные сайты HindIII теряются и образуется сайт NheI. [1]

    Удаление биотина, разрезание ДНК, выбор размера и восстановление концов.

    [ редактировать ]

    Продукты лигирования, меченные биотином, можно очистить с помощью фенол-хлороформной экстракции ДНК . [4] [16] [17] Для удаления любых фрагментов с меченными биотином концами, которые не были лигированы, используется ДНК-полимераза Т4 с 3'-5'- экзонуклеазной активностью для удаления нуклеотидов с концов таких фрагментов. [4] [16] [18] Этот шаг гарантирует, что ни один из этих нелигированных фрагментов не будет выбран для подготовки библиотеки. [4] [16] Реакцию останавливают ЭДТА и ДНК еще раз очищают с использованием фенол-хлороформной экстракции ДНК. [4] [16]

    Идеальный размер фрагментов ДНК для библиотеки секвенирования зависит от используемой платформы секвенирования. [4] [16] ДНК можно сначала разрезать на фрагменты длиной около 300–500 п.н. с помощью обработки ультразвуком . [4] [16] [17] Фрагменты такого размера подходят для высокопроизводительного секвенирования. [4] [16] [17] После обработки ультразвуком фрагменты можно выбрать по размеру с использованием шариков AMPure XP от Beckman Coulter для получения продуктов лигирования с распределением размеров от 150 до 300 пар оснований. [4] [17] Это окно оптимального размера фрагмента для формирования кластера HiSeq. [4] [17]

    Сдвиг ДНК вызывает асимметричные разрывы ДНК и должен быть устранен до вытягивания биотина и лигирования адаптера секвенирования. [4] [16] Это достигается за счет использования комбинации ферментов, которые заполняют 5'-выступы и добавляют 5'-фосфатные группы и аденилат к 3'-концам фрагментов, чтобы обеспечить лигирование адаптеров секвенирования. [4] [16]

    Сброс биотина

    [ редактировать ]

    Используя избыток стрептавдиновых гранул, таких как раствор стрептавидиновых гранул My-One C1 от Dynabeads , можно извлечь и обогатить биотинилированные продукты лигирования Hi-C. [4] [16] Лигирование парных концевых адаптеров Illumina выполняется во время связывания фрагментов ДНК со стрептавидиновыми шариками. [4] [16] [17] Адсорбция на гранулах повышает эффективность лигирования этих фрагментов ДНК с тупыми концами к адаптерам, поскольку снижает их подвижность. [4] [16] [17]

    Подготовка библиотеки и секвенирование

    [ редактировать ]

    После завершения лигирования адаптеров проводят ПЦР- амплификацию библиотеки. [4] [16] Этап ПЦР может привести к появлению большого количества дубликатов в образце продукта лигирования Hi-C низкой сложности в результате чрезмерной амплификации. [4] [16] В результате фиксируется очень мало взаимодействий, и часто это происходит потому, что размер входной выборки имел небольшое количество ячеек. [4] [16] Важно титровать количество циклов, необходимых для получения не менее 50 нг ДНК библиотеки Hi-C для секвенирования. [4] [16] Чем меньше номер цикла, тем лучше, чтобы не было артефактов ПЦР (таких как нецелевые ампликоны, неспецифичность и т. д.). [4] [16] Идеальный диапазон циклов ПЦР составляет 9–15, и более идеально объединить несколько реакций ПЦР, чтобы получить достаточное количество ДНК для секвенирования, чем увеличивать количество циклов для одной реакции ПЦР. [4] [16] Продукты ПЦР снова очищают с использованием гранул AMPure для удаления димеров праймера , а затем определяют количественно перед секвенированием. [4] [16] Области хроматина, которые взаимодействуют друг с другом, затем идентифицируются путем секвенирования парных концов биотинилированных лигированных продуктов. [4] [16]

    любая платформа, которая позволяет секвенировать лигированные фрагменты через соединение NheI ( Roche 454) или с помощью парных или парных считываний ( платформы Illumina GA и HiSeq ). Для Hi-C подойдет [4] Перед высокопроизводительным секвенированием качество библиотеки следует проверить с помощью секвенирования по Сэнгеру , при котором считывание длинного секвенирования будет проходить через биотиновое соединение. [4] Тридцать шесть или 50 пар оснований достаточно для идентификации большинства пар взаимодействующих хроматина с использованием парного секвенирования Illumina. [4] Поскольку средний размер фрагментов в библиотеке составляет 250 п.о., парные чтения размером 50 п.о. оказались оптимальными для секвенирования библиотеки Hi-C. [4]

    Контроль качества библиотек Hi-C

    [ редактировать ]

    В рабочем процессе подготовки проб Hi-C есть несколько проблемных мест, которые хорошо документированы и описаны. [4] [16] ДНК на различных стадиях можно анализировать на 0,8% агарозном геле, чтобы оценить распределение фрагментов по размерам. [4] [16] Это особенно важно после стрижки на этапах выбора размера. [4] [16] Деградацию ДНК можно отслеживать и по появляющимся в результате мазкам под действием низкомолекулярных продуктов на гелях. [4] [16] Деградация может произойти из-за недостаточного добавления ингибиторов протеазы во время лизиса, активности эндогенной нуклеазы или термической деградации из-за неправильного замораживания. [4] [16] Реакции 3C-ПЦР можно проводить для проверки образования продуктов бесконтактного лигирования. [4] [16]

    Варианты

    [ редактировать ]

    Стандарт Hi-C имеет высокую стоимость входного количества клеток, требует глубокого секвенирования, генерирует данные с низким разрешением и страдает от образования избыточных молекул, которые способствуют созданию библиотек низкой сложности, когда количество клеток низкое. [4] [16] [17] Чтобы бороться с этими проблемами и иметь возможность применять этот метод в контекстах, где количество клеток является ограничивающим фактором, например, при работе с первичными клетками человека, с момента первой концептуализации Hi-C было разработано несколько вариантов Hi-C. [3]

    Четыре основных класса, под которые подпадают варианты Hi-C: лигирование в разведении, лигирование in situ, одноклеточные системы и системы улучшения с низким уровнем шума. [3] Стандартный Hi-C представляет собой тип лигирования с разбавлением, а другие лигирования с разбавлением включают DNase Hi-C и Capture Hi-C. [3] В отличие от стандарта и Capture Hi-C, для DNase Hi-C требуется всего 2–5 миллионов клеток в качестве входных данных, используется DNaseI для фрагментации хроматина и применяется бесконтактное лигирование с разбавлением в геле. [3] [19] [20] Было показано, что использование DNaseI значительно повышает эффективность и разрешение Hi-C. [3] [19] Capture Hi-C — это метод полногеномного анализа, позволяющий изучить взаимодействия хроматина определенных локусов с использованием гибридизации . захвата целевых геномных областей на основе [20] Впервые он был разработан Мифсудом и др. для картирования дальних контактов промоторов в клетках человека путем создания библиотеки биотинилированных РНК-приманок, нацеленной на 21 841 область промотора. [20] Эти варианты, в дополнение к другим (описанным ниже), представляют собой модификации базовой технологии стандарта Hi-C и адресации и смягчают одно или несколько ограничений исходного метода.

    на месте Hi-C

    [ редактировать ]

    Hi-C in situ сочетает в себе стандартный Hi-C с анализом ядерного лигирования, т. е. бесконтактным лигированием, выполняемым в интактных ядрах. [14] [21] Протокол похож на стандартный Hi-C с точки зрения базовой схемы рабочего процесса, но отличается в других отношениях. [14] In situ Hi-C требует от 2 до 5 миллионов клеток по сравнению с идеальными 20–25 миллионами, необходимыми для стандартного Hi-C, и для завершения протокола требуется всего 3 дня по сравнению с 7 днями для стандартного Hi-C. [14] Кроме того, бесконтактное лигирование не происходит в растворе, как в стандартном Hi-C, что снижает частоту случайных, биологически нерелевантных контактов и лигаций, на что указывает более низкая частота контактов митохондриальной и ядерной ДНК в захваченной биотинилированной ДНК. [14] Это достигается за счет того, что ядра остаются нетронутыми на этапе лигирования. [14] Перед лигированием клетки по-прежнему лизируют буфером, содержащим трис-HCl при pH 8,0, хлорид натрия и детергент IGEPAL CA630, но вместо гомогенизации клеточного лизата ядра клеток осаждаются после первоначального лизиса для разрушения клеточной мембраны. [14] После завершения бесконтактного лигирования ядра клеток инкубируют в течение как минимум 1,5 часов при 68 градусах Цельсия для обеспечения проницаемости ядерной мембраны и высвобождения ее ядерного содержимого. [14]

    Разрешение, которого можно достичь с помощью Hi-C in situ, может составлять от 950 до 1000 п.о. по сравнению с разрешением от 1 до 10 МБ стандартного Hi-C и разрешением 100 кБ DNase Hi-C. [3] [4] [14] [19] В то время как стандартный Hi-C использует резак из 6 пар оснований, такой как HindIII, для этапа рестрикционного расщепления, Hi-C in situ использует резак из 4 пар оснований, такой как MboI или его изошизомер DpnII (который не чувствителен к метилированию CpG ) для повысить эффективность и разрешающую способность (поскольку в геноме чаще встречаются сайты рестрикции MboI и DpnII). [3] [4] [14] Данные между повторами для Hi-C in situ последовательны и высоко воспроизводимы, с очень меньшим фоновым шумом и демонстрируют четкие взаимодействия хроматина. [3] [14] Однако возможно, что некоторые из уловленных взаимодействий могут быть неточными межмолекулярными взаимодействиями, поскольку ядро ​​плотно упаковано белком и ДНК, поэтому выполнение бесконтактных лигаций в интактных ядрах может устранить мешающие взаимодействия, которые могут формироваться только из-за природы ядерной упаковки и не столько уникальные хромосомные взаимодействия с клеточным функциональным воздействием. [3] [14] Для достижения разрешения данных, описанного Rao et al., также требуется чрезвычайно высокая глубина секвенирования — около 5 миллиардов парных считываний на образец. [3] [14] [22] Существует несколько методов, которые адаптировали концепцию Hi-C in situ, в том числе Sis Hi-C, OCEAN-C и Hi-C захвата in situ. [3] Ниже описаны два наиболее известных метода, основанных на Hi-C. [3]

    Рисунок 3 . Обзор рабочих процессов Low-C и Hi-C in situ с черными прямоугольниками, обозначающими общие шаги в обоих протоколах, а зелеными и фиолетовыми прямоугольниками, представляющими шаги, уникальные для Low-C и Hi-C in situ соответственно. [23]

    1. Низкий уровень углерода

    [ редактировать ]

    Low-C — это протокол Hi-C in situ, адаптированный для использования при небольшом количестве клеток, который особенно полезен в тех случаях, когда количество клеток является ограничивающим фактором, например, в первичной культуре клеток человека. [23] В этом методе используются незначительные изменения, включая используемые объемы и концентрации, а также время и порядок определенных экспериментальных этапов, чтобы обеспечить создание высококачественных библиотек Hi-C из всего лишь 1000 клеток. [23] Несмотря на потенциал получения пригодных для использования данных высокого разрешения с использованием всего лишь 1000 клеток, Diaz et al. по-прежнему рекомендуется использовать как минимум 1–2 миллиона ячеек, если это возможно, или, если нет, минимум 500 тысяч ячеек. [23] Качество библиотеки сначала оценивалось на платформе Illumina MiSeq (чтение на парных концах 2x84 np), и после прохождения критериев контроля качества (включая низкое количество дубликатов ПЦР) библиотеку секвенировали на Illumina NextSeq (2x80 np на парных концах). [23] В целом, этот метод позволяет обойти проблему, требующую ввода большого количества клеток для Hi-C и высокой глубины секвенирования, необходимой для получения данных с высоким разрешением, но может достигать разрешения только до 5 КБ и не всегда может быть воспроизводимым из-за переменной природы. используемых размеров выборки и полученных на ее основе данных. [23]

    Рисунок 4 . Обзор рабочих процессов SAFE Hi-C и in situ Hi-C: черный текст обозначает общие шаги в обоих протоколах, а синий и красный тексты обозначают шаги, уникальные для SAFE Hi-C и in situ Hi-C соответственно. [17]

    2. БЕЗОПАСНЫЙ Hi-C

    [ редактировать ]

    SAFE Hi-C, или упрощенный, быстрый и экономически эффективный Hi-C, генерирует достаточное количество лигированных фрагментов без амплификации для высокопроизводительного секвенирования. [17] Опубликованные данные In situ Hi-C показывают, что амплификация (на этапе ПЦР для подготовки библиотеки) приводит к смещению амплификации, зависящему от расстояния, что приводит к более высокому соотношению шума к сигналу по сравнению с геномным расстоянием. [17] SAFE Hi-C был успешно использован для создания не требующей амплификации библиотеки лигирования Hi-C in situ всего из 250 тысяч клеток K562 . [17] Фрагменты лигирования имеют длину от 200 до 500 п.н., в среднем около 370 п.н. [17] Все библиотеки продуктов лигирования секвенировали с использованием платформы Illumina HiSeq (2x150 парных концевых считываний). [17] Хотя SAFE Hi-C можно использовать для ввода ячеек всего в 250 тысяч, Niu et al. рекомендуют использовать от 1 до 2 миллионов ячеек. [17] Образцы производят достаточное количество лигатов для секвенирования на четверти дорожки. [17] Было продемонстрировано, что SAFE Hi-C увеличивает сложность библиотеки за счет удаления дубликатов ПЦР, что снижает общий процент уникальных парных чтений. [17] В целом, SAFE Hi-C сохраняет целостность хромосомных взаимодействий, а также снижает необходимость в высокой глубине секвенирования и экономит общие затраты и трудозатраты. [17]

    Микро-С

    [ редактировать ]

    Micro-C — это версия Hi-C, которая включает этап расщепления микрококковой нуклеазой (MNase) для изучения взаимодействий между парами нуклеосом , что позволяет разрешать субгеномные структуры TAD в масштабе нуклеосом от 1 до 100. [24] [25] Впервые он был разработан для использования на дрожжах, и было показано, что он сохраняет структурные данные, полученные от стандартного Hi-C, но с большим соотношением сигнал/шум. [24] [25] При использовании эмбриональных стволовых клеток и фибробластов человека на образец было получено от 2,6 до 4,5 миллиардов уникально картированных прочтений. [24] [25] Се и др. проанализировали 2,64 миллиарда считываний эмбриональных стволовых клеток мыши и продемонстрировали увеличение возможностей обнаружения короткодействующих взаимодействий. [24] [25] [26]

    Рисунок 5. Micro-C — это адаптация Hi-C, которая использует MNase для определения мелкомасштабной организации хроматина. [26]

    Одноэлементный Hi-C

    [ редактировать ]

    Hi-C также был адаптирован для использования с одиночными ячейками, но эти методы требуют высокого уровня знаний для работы и связаны с такими проблемами, как низкое качество данных, покрытие и разрешение. [3]

    Анализ данных

    [ редактировать ]

    Химерные продукты лигирования ДНК, генерируемые Hi-C, представляют собой парные взаимодействия хроматина или физические трехмерные контакты внутри ядра. [1] [2] [3] [4] и могут быть проанализированы с помощью различных последующих подходов. Вкратце, данные глубокого секвенирования используются для построения объективных карт взаимодействия хроматина по всему геному. [3] [4] [27] [28] [29] [30] Затем можно использовать несколько различных методов для анализа этих карт с целью выявления структурных закономерностей хромосом и их биологических интерпретаций. Многие из этих подходов к анализу данных также применимы к 3C-секвенированию или другим эквивалентным данным.

    Чтение картографии

    [ редактировать ]

    Данные Hi-C, полученные путем глубокого секвенирования, имеют форму традиционного файла FASTQ , и считывания можно сопоставить с интересующим геномом с помощью программного обеспечения для выравнивания последовательностей (например, Bowtie , [31] из [9] [32] и т. д.). [27] [28] Поскольку продукты лигирования Hi-C могут охватывать сотни мегабаз и соединять локусы на разных хромосомах, [3] [4] [27] [28] Выравнивание считывания Hi-C часто является химерным в том смысле, что разные части считывания могут быть выровнены по локусам, удаленным друг от друга, возможно, в разных ориентациях. Длинночитаемые выравниватели (например, minimap2 [33] ) часто поддерживают химерное выравнивание и могут быть непосредственно применены к данным Hi-C с длительным чтением. Выравнивание Hi-C при коротком чтении является более сложной задачей.

    Примечательно, что Hi-C создает лигирующие соединения разного размера, но точное положение места лигирования не измеряется. [3] [4] [27] Чтобы обойти эту проблему, итеративное отображение [27] используется, чтобы избежать поиска места соединения, прежде чем появится возможность разделить чтения на два и сопоставить их отдельно для идентификации пар взаимодействия. Идея итеративного картирования состоит в том, чтобы сопоставить как можно более короткую последовательность, чтобы обеспечить уникальную идентификацию пар взаимодействия до достижения места соединения. [27] [28] В результате длинные чтения длиной 25 п.н., начиная с 5'-конца, сначала картируются в геноме, а прочтения, которые не сопоставлены однозначно с одним локусом, расширяются на дополнительные 5 п.н., а затем повторно картируются. [27] Этот процесс повторяется до тех пор, пока все чтения не будут однозначно сопоставлены или пока чтения не будут расширены полностью. [27] [28] Сохраняются только парные концевые чтения, каждая сторона которых уникально сопоставлена ​​с одним геномным локусом. [28] Все остальные парные чтения концов отбрасываются.

    Несколько вариантов методов отображения чтения реализованы во многих конвейерах биоинформатики, таких как ICE, [34] HiC-Pro [35] ХИППИ, [36] ПриветCUP, [37] и ТАДбит, [38] для картирования двух частей парного конца, считываемого отдельно, в случае, если эти две части соответствуют различным геномным позициям, тем самым решая проблему, когда считывания охватывают места лигирования. [28]

    С увеличенной длиной чтения более поздние конвейеры (например, Juicer [39] и портал данных 4D-нуклеосом [40] ) часто выравнивают короткие чтения Hi-C с помощью алгоритма выравнивания, способного к химерному выравниванию, такого как bwa-mem, [41] хромапа [42] и перетаскивание . Эта процедура вызывает выравнивание один раз и проще, чем итеративное сопоставление.

    Назначение и фильтрация фрагментов

    [ редактировать ]

    Каждому картированному прочтению затем присваивается одно местоположение геномного выравнивания в соответствии с его картированным 5'-положением в геноме. [27] Для каждой пары прочтений местоположение назначается только одному из рестрикционных фрагментов , поэтому оно должно находиться в непосредственной близости от сайта рестрикции и на расстоянии, меньшем, чем максимальная длина молекулы. [27] [28] Считывания, картированные на расстоянии, превышающем максимальную длину молекулы от ближайших сайтов рестрикции, являются результатом физического разрушения хроматина или неканонической активности нуклеазы. [27] Поскольку эти чтения также передают информацию о взаимодействиях хроматина, они не отбрасываются, но после назначения геномных местоположений должна быть проведена соответствующая фильтрация, чтобы удалить технический шум в наборе данных. [27] [28] [29] [30]

    В зависимости от того, попадает ли пара чтения в один и тот же или в разные фрагменты ограничения, применяются разные критерии фильтрации. Если парные прочтения соответствуют одному и тому же рестрикционному фрагменту, они, скорее всего, представляют собой несвязанные свисающие концы или кольцевые фрагменты, которые неинформативны и поэтому удаляются из набора данных. [27] [28] Эти чтения также могут представлять собой артефакты ПЦР, непереваренные фрагменты хроматина или просто чтения с низким качеством выравнивания. [8] [28] Независимо от происхождения, чтения, сопоставленные с одним и тем же фрагментом, считаются «ложными сигналами». [28] и обычно отбрасываются перед последующей обработкой.

    Остальные парные прочтения, сопоставленные с отдельными фрагментами рестрикции, также фильтруются для исключения идентичных/избыточных продуктов ПЦР, и это достигается путем удаления прочтений, имеющих одну и ту же последовательность или положения выравнивания 5'. [27] Дополнительные уровни фильтрации также могут быть применены для достижения экспериментальных целей. Например, потенциальные непереваренные сайты рестрикции можно целенаправленно отфильтровывать, а не пассивно идентифицировать, удаляя прочтения, сопоставленные с одной и той же хромосомной цепью, с небольшим расстоянием (определяемым пользователем, основанным на опыте) между ними. [27]

    Рисунок 6. Блок-схема анализа данных Hi-C. [27] Считывания парных концов сначала итеративно сопоставляются с эталонным геномом. Сопоставленные чтения затем присваиваются рестрикционному фрагменту/геномному локусу с фильтрацией на уровне фрагмента. Затем данные группируются, фильтруются на уровне интервалов, а затем балансируются для корректировки потенциальных ошибок. [27] [28]

    Биннинг и фильтрация на уровне бинов

    [ редактировать ]

    На основе координат средней точки рестрикционные фрагменты Hi-C объединены в фиксированные геномные интервалы с размерами ячеек от 40 КБ до 1 МБ. [27] Обоснование этого подхода заключается в том, что за счет уменьшения сложности данных и уменьшения количества потенциальных полногеномных взаимодействий на бин, геномные бины позволяют создавать более надежные и менее зашумленные сигналы в форме контактных частот на за счет разрешения (хотя длина ограничительного фрагмента по-прежнему остается предельным физическим пределом разрешения Hi-C). [27] [28] Взаимодействия между бункерами агрегируются путем простого суммирования, хотя с годами были разработаны более целенаправленные и информативные методы для дальнейшего улучшения сигнала. [27] Один из таких методов описан Rao et al. Целью является расширение предела размера бункера до все меньших и меньших бункеров, в конечном итоге имея > 80% бункеров, охваченных 1000 считываний каждый, что значительно повышает разрешающую способность результатов окончательного анализа. [14]

    Фильтрация на уровне ячеек, как и фильтрация на уровне фрагментов, также применяется для удаления экспериментальных артефактов из полученных данных. Бины с высоким уровнем шума и низкими сигналами удаляются, поскольку они обычно представляют собой сильно повторяющееся геномное содержимое вокруг теломер и центромер . [27] Это делается путем сравнения сумм отдельных интервалов с суммой всех интервалов и удаления нижнего 1% интервалов или использования дисперсии в качестве меры шума. [27] Ячейки с низким покрытием или ячейки на три стандартных отклонения ниже центра логарифмически нормального распределения (которое соответствует общему количеству контактов на одну геномную ячейку) удаляются с помощью фильтра MAD-max (максимально допустимое медианное абсолютное отклонение). [43] [44] После биннинга данные Hi-C будут сохранены в формате симметричной матрицы. [27] [28] [29] [30]

    Совсем недавно было предложено множество подходов для предопределения оптимального размера контейнера для различных экспериментов с Hi-C. Ли и др. в 2018 году описал deDoc, метод, в котором размер ячейки выбирается такой, при котором структурная энтропия матрицы Hi-C достигает стабильного минимума. [45] QuASAR, с другой стороны, предлагает немного более качественную оценку и сравнивает оценки повторов образцов (учитывая, что реплики действительно включены для экспериментальных целей), чтобы найти максимально полезное разрешение. [46] Некоторые публикации [8] [47] также попытались оценить частоты взаимодействия на уровне одного фрагмента, где более высокий охват может быть достигнут даже при меньшем количестве чтений. ПриветCPlus, [48] инструмент, разработанный Чжаном и др. в 2018 году способен вменять матрицы Hi-C, аналогичные исходным, используя только 1/16 исходных чтений. [48]

    Балансировка/нормализация

    [ редактировать ]

    Балансировка относится к процессу коррекции смещения полученных данных Hi-C и может быть явным или неявным. [27] [28] Методы явной балансировки требуют явного определения систематических ошибок, которые, как известно, связаны с чтением Hi-C (или любым методом высокопроизводительного секвенирования в целом), включая возможность сопоставления чтения, содержимое GC , а также длину отдельного фрагмента. [27] [28] Поправочный коэффициент сначала вычисляется для каждого из рассматриваемых отклонений, затем для каждой их комбинации, а затем применяется к количеству чтений на геномный бин. [27] [28]

    Однако некоторые смещения могут иметь неизвестное происхождение, и в этом случае вместо этого используется подход неявной балансировки. Неявное балансирование основано на предположении, что каждый геномный локус должен иметь «равную видимость», что предполагает, что сигнал взаимодействия в каждом геномном локусе в данных Hi-C должен составлять одну и ту же общую сумму. [28] Один подход, называемый итеративной коррекцией, использует алгоритм балансировки Синкхорна – Кноппа. [49] и пытается сбалансировать симметричную матрицу, используя вышеупомянутое предположение (путем выравнивания суммы каждой строки и столбца в матрице). [27] [28] [49] Алгоритм итеративно чередует два шага: 1) деление каждой строки на ее среднее значение и 2) деление каждого столбца на его среднее значение, которые в конечном итоге гарантированно сходятся и не оставляют явно высоких строк или столбцов в матрице взаимодействия. [27] [49] Существуют также другие вычислительные методы для нормализации систематических ошибок, присущих данным Hi-C, включая нормализацию последовательных компонентов (SCN), [50] подход балансировки матрицы Найта-Руиса, [14] [51] и нормализация разложения собственных векторов (ICE). [34] В конце концов, как явные, так и неявные методы коррекции смещения дают сопоставимые результаты. [27]

    Анализ и интерпретация данных

    [ редактировать ]

    С помощью объединенной полногеномной матрицы взаимодействия можно идентифицировать и биологически интерпретировать общие закономерности взаимодействия, наблюдаемые в геномах млекопитающих, в то время как более редкие и менее часто наблюдаемые закономерности, такие как кольцевые хромосомы и кластеризация центромер, могут потребовать дополнительных, специально адаптированных методов для идентификации. .

    1. Соотношение цис/транс взаимодействия

    [ редактировать ]

    Цис / транс-взаимодействия являются одним из двух наиболее сильных паттернов взаимодействия, наблюдаемых на картах Hi-C. [27] Они не локус-специфичны и поэтому считаются паттерном уровня генома. [27] Обычно более высокая частота взаимодействия наблюдается в среднем для пар локусов, находящихся на одной хромосоме (в цис), чем для пар локусов, находящихся на разных хромосомах (в транс). [27] В матрицах взаимодействия Hi-C цис/транс-взаимодействия выглядят как квадратные блоки, центрированные по диагонали, одновременно совпадающие с отдельными хромосомами. [27] Поскольку эта закономерность относительно одинакова для разных видов и типов клеток, ее можно использовать для оценки качества данных. Более шумный эксперимент из-за случайного фонового лигирования или любого неизвестного фактора приведет к более низкому соотношению цис- и транс-взаимодействий (поскольку ожидается, что шум будет влиять как на цис-, так и на транс-взаимодействия в одинаковой степени), а эксперименты высокого качества обычно имеют соотношение цис/транс-взаимодействия составляет от 40 до 60 для генома человека. [27]

    2. Частота взаимодействия, зависящая от расстояния

    [ редактировать ]

    Этот паттерн относится к зависимому от расстояния затуханию частот взаимодействия на уровне генома и представляет собой второй из двух самых сильных паттернов взаимодействия Hi-C. [27] По мере уменьшения частот взаимодействия между цис-взаимодействующими локусами (в результате дальнейшего расстояния между ними) можно наблюдать постепенное снижение частоты взаимодействия при удалении от диагонали в матрице взаимодействия. [27]

    Различные полимерные модели [52] [53] существуют для статистической характеристики свойств пар локусов, разделенных заданным расстоянием, но дискретное объединение и подгонка непрерывных функций являются двумя распространенными способами анализа частот взаимодействия между точками данных, зависящих от расстояния. [27] Во-первых, частоты взаимодействия можно группировать на основе их геномного расстояния, затем к данным подгоняется непрерывная функция с использованием информации о среднем значении каждого интервала. [27] Полученная функция затухания отображается на логарифмическом графике, так что линейную линию можно использовать для представления степенного затухания, предсказанного полимерными моделями. [52] [53] Однако зачастую простой модели полимера оказывается недостаточно для полного представления частот взаимодействия, зависящих от расстояния, и в этот момент могут возникнуть более сложные функции распада, что может повлиять на воспроизводимость данных из-за присутствия локус-специфичных, а не геномных -широкие закономерности, наблюдаемые в матрице Hi-C (которые не учитываются полимерными моделями). [27] [52] [53]

    3. Хроматиновые отсеки

    [ редактировать ]

    Самый сильный локус-специфичный паттерн, обнаруженный на картах Hi-C, - это компартменты хроматина , [1] который принимает форму клетчатого или «шахматного» рисунка на матрице взаимодействия с чередующимися блоками размером от 1 до 10 Мб (что позволяет легко извлекать их даже в экспериментах с очень низкой выборкой) в геном человека. [27] [28] [30] Эту закономерность можно обнаружить как на высоких, так и на низких частотах. Поскольку хромосомы состоят из двух типов геномных участков, чередующихся по длине отдельных хромосом, частоты взаимодействия между двумя однотипными участками и частоты взаимодействия между двумя участками разных типов могут существенно различаться. [27] [28]

    Определение активного (А) и неактивного (В) компартментов хроматина основано на анализе главных компонентов , впервые установленном Lieberman-Aiden et al. в 2009 году. [1] [27] [28] [30] Их подход рассчитывал корреляцию отношения наблюдаемого и ожидаемого сигналов (полученного из нормализованной по расстоянию контактной матрицы) матрицы Hi-C и использовал знак первого собственного вектора для обозначения положительных и отрицательных частей результирующего графика как A и Отсеки B соответственно. [1] [27] [28] [30] Многие геномные исследования показали, что компартменты хроматина коррелируют с состояниями хроматина, такими как плотность генов , доступность ДНК, содержание GC, время репликации и гистонов . метки [1] [27] [28] [30] Таким образом, компартменты типа A более конкретно определены как представляющие густогенные области эухроматина , тогда как компартменты типа B представляют собой гетерохроматические области с меньшей активностью генов. [27] [28] [30] В целом компартменты хроматина дают представление об общих принципах организации интересующего генома.

    За последнее десятилетие было разработано все больше и больше биоинформатических инструментов, способных выполнять вызов отсеков, включая HOMER, [54] ПриветТК Р, [35] и CscoreTool. [55] Хотя каждый из них имеет свои собственные различия и оптимизации, сделанные на основе исходного подхода 2009 года, их базовые протоколы по-прежнему полагаются на анализ главных компонентов.

    4. Топологически ассоциированные домены (TAD).

    [ редактировать ]
    Основная статья: Топологически ассоциированная область

    TAD представляют собой структуры суб-Mb, которые могут обладать функциями генной регуляции, такими как локальные промотор - энхансер . взаимодействия [27] В более общем смысле, TADs рассматриваются как возникающее свойство лежащих в основе биологических механизмов, которое определяет TAD как экструзии петель, компартментализации или любой динамический геномный паттерн, а не статическую структурную особенность генома. [56] Таким образом, TAD представляют собой регуляторное микроокружение и обычно отображаются на карте Hi-C как блоки областей с высокой степенью самовзаимодействия, в которых частоты взаимодействия внутри региона значительно выше, чем частоты взаимодействия между двумя соседними областями. [27] [28] [30] В матрицах взаимодействия Hi-C TAD представляют собой квадратные блоки повышенных частот взаимодействия, центрированные по диагонали. [27] Однако это всего лишь упрощенное описание, и выявление фактической закономерности требует гораздо большей статистической обработки и оценки.

    Один из подходов к выявлению TAD был описан Dixon et al., [9] где они сначала рассчитали (в пределах некоторого геномного диапазона) разницу между средними вышестоящими взаимодействиями и средними нисходящими взаимодействиями каждого интервала в матрице. [9] Эта разница затем была преобразована в статистику хи-квадрат, основанную на скрытой модели Маркова , и любое резкое изменение этого значения хи-квадрат, называемого индексом направленности, будет определять границы TAD. [9] [27] Альтернативно, можно просто взять соотношение между средними взаимодействиями вверх и вниз по течению, чтобы определить границы TAD, как это сделали Наумова и др. [57]

    Другой подход заключается в вычислении средних частот взаимодействия по каждому интервалу, опять же в пределах некоторого заранее определенного геномного диапазона. [27] [28] [58] Полученное значение называется показателем изоляции и может рассматриваться как среднее значение квадрата, скользящего по диагонали матрицы (Крейн и др.). [58] Ожидается, что это значение будет ниже на границах TAD; таким образом, можно использовать стандартные статистические методы для поиска локальных минимумов (границ) и определять области между последовательными границами как TAD. [27] [28] [58]

    Однако, как сегодня все больше признается, TAD представляют собой иерархическую серию структур, которые невозможно полностью охарактеризовать одномерными оценками, полученными с помощью предыдущих методов. [28] Повышенное разрешение, доступное в новых наборах данных, теперь может напрямую решать проблему TAD с помощью подходов многомасштабного анализа. Как впервые представил Арматус, [59] могут быть идентифицированы домены, специфичные для разрешения, и может быть рассчитан консенсусный набор доменов, сохраняющийся для разных разрешений, [28] [59] что преобразует проблему вызова TAD в оптимизацию скоринговых функций на основе их локальных плотностей взаимодействия. [59] Варианты этого подхода с различными целевыми функциями, такие как «Взрыв лавы», [60] г-нТАДФиндер, [61] 3DNetMod, [62] и Матрешка, [63] также разработаны для повышения производительности вычислений на наборах данных с более высоким разрешением.

    Рисунок 7 . Анализ и интерпретация данных Hi-C. [27] а) Образец матрицы взаимодействия Hi-C, показывающий цис/транс-взаимодействия. б) Образец матрицы взаимодействия Hi-C, показывающий геномные компартменты вместе с рассчитанным значением компартмента, полученным в результате первого анализа главных компонентов. в) Образец матрицы взаимодействия Hi-C, повернутый на 45 градусов, показывающий топологически связанные домены. Образцы данных Hi-C для простоты показывают только 3 хромосомы.

    5. Взаимодействие точек

    [ редактировать ]

    С биологической точки зрения регуляторные взаимодействия обычно происходят в гораздо меньших масштабах, чем TAD, и два геномных элемента могут активировать/ингибировать экспрессию гена на расстоянии всего лишь 1 т.п.н. [27] Следовательно, точечные взаимодействия важны для интерпретации карт Hi-C и, как ожидается, проявятся как локальное увеличение вероятности контакта. [27] [28] Однако все современные методологии идентификации точечных взаимодействий носят неявный характер, поскольку они не указывают, как должно выглядеть точечное взаимодействие. [27] [28] Вместо этого точечные мутации идентифицируются как выбросы с более высокими частотами взаимодействия, чем ожидалось в матрице Hi-C, учитывая, что фоновая модель состоит только из самых сильных сигналов, таких как функции затухания расстояния. [27] [28] Фоновую модель можно оценить и построить, используя как локальные распределения сигналов, так и глобальные подходы (т. е. общехромосомные/геномные подходы). [28] Многие из вышеупомянутых пакетов биоинформатики включают алгоритмы для определения точечных взаимодействий. Короче говоря, вычисляется значимость отдельного парного взаимодействия, и значительно высокие выбросы корректируются для многократного тестирования, прежде чем они будут признаны действительно информативными точечными взаимодействиями. [27] Полезно дополнить выявленные точечные взаимодействия дополнительными доказательствами, такими как анализ показателей обогащения и биологических повторов, чтобы указать, что эти взаимодействия действительно имеют биологическое значение. [27]

    Использование

    [ редактировать ]

    Разработка

    [ редактировать ]

    1. Деление клеток

    [ редактировать ]

    Hi-C может выявить изменения конформации хроматина во время деления клеток. В интерфазе хроматины обычно рыхлые и подвижные, что позволяет осуществлять регуляцию транскрипции и другие регуляторные действия. [64] При вступлении в митоз и деление клетки хроматины компактно сворачиваются в плотные цилиндрические хромосомы. [64] За последние пять лет разработка одноклеточного Hi-C позволила отобразить весь трехмерный структурный ландшафт хроматинов/хромосом на протяжении клеточного цикла , и многие исследования обнаружили, что эти идентифицированные геномные домены остаются неизменными в интерфазе. стираются механизмами молчания, когда клетка вступает в митоз. [65] [66] Когда митотическое деление завершается и клетка снова входит в интерфазу, наблюдается восстановление трехмерных структур хроматина и регуляция транскрипции. [65]

    2. Регуляция транскрипции и определение судьбы

    [ редактировать ]

    Предполагалось, что дифференцировка эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) в различные линии зрелых клеток сопровождается глобальными изменениями в хромосомных структурах и, следовательно, в динамике взаимодействия, позволяющей регулировать активацию/молчание транскрипции. [3] Для исследования этого исследовательского вопроса можно использовать стандарт Hi-C.

    В 2015 году Диксон и др. [11] применили стандарт Hi-C для захвата глобальной трехмерной динамики ЭСК человека во время их дифференцировки в клетки «высокой пятерки» . Благодаря способности Hi-C отображать динамические взаимодействия в TAD, связанных с дифференцировкой, исследователи обнаружили увеличение количества сайтов DHS, способности связывания CTCF , активных модификаций гистонов и экспрессии целевых генов в этих интересующих TAD, а также обнаружили значительные участие основных факторов плюрипотентности, таких как OCT4 , NANOG и SOX2, в сети взаимодействия во время перепрограммирования соматических клеток . [11] С тех пор Hi-C был признан одним из стандартных методов исследования регуляторной активности транскрипции и подтвердил, что архитектура хромосом тесно связана с судьбой клеток. [11] [67]

    3. Рост и развитие

    [ редактировать ]

    Соматический рост и развитие млекопитающих начинается с оплодотворения сперматозоида стадия и яйцеклетки , за которым следуют стадия зиготы , 2-клеточная, 4-клеточная и 8-клеточная стадии, стадия бластоцисты и, наконец, эмбриона . [68] Hi-C позволил изучить комплексную архитектуру генома во время роста и развития, поскольку оба sis-Hi-C [69] и на месте Hi-C [70] сообщили, что TAD и геномные компартменты A и B явно не присутствуют и, по-видимому, менее хорошо структурированы в клетках ооцитов. [69] [70] Эти структурные особенности хроматина постепенно устанавливаются от более слабых частот к более чистым и более частым точкам данных после оплодотворения по мере продвижения стадий развития. [69] [70]

    Эволюция генома

    [ редактировать ]

    Поскольку в последние годы данные о трехмерных структурах генома становятся все более распространенными, Hi-C начинает использоваться как средство отслеживания эволюционных структурных особенностей/изменений. Геномные однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) и TAD обычно консервативны у разных видов. [71] наряду с фактором CTCF в эволюции домена хроматина. [72] Однако с помощью методов Hi-C были выявлены и другие факторы, способствующие структурной эволюции в 3D-архитектуре. К ним относятся сходство частоты использования кодонов (CUFS), [73] совместная регуляция гена паралога, [74] и пространственно развивающиеся ортологичные модули (SCOM). [75] Для крупномасштабной эволюции доменов хромосомные транслокации , синтенные области, а также области геномной перестройки были относительно консервативными. [2] [67] [72] [76] [77] Эти результаты подразумевают, что технологии Hi-C способны обеспечить альтернативную точку зрения на эукариот . древо жизни [3]

    Рак

    [ редактировать ]

    В нескольких исследованиях использовалось использование Hi-C для описания и изучения архитектуры хроматина при различных видах рака и их влияния на патогенез заболеваний. Клетген и др. использовали in situ Hi-C для изучения острого лимфобластного лейкоза Т-клеток (T-ALL) и обнаружили событие слияния TAD, которое удалило участок изоляции CTCF, что позволило промотору онкогена MYC напрямую взаимодействовать с дистальным суперэнхансером . [78] Фанг и др. также показали, как происходит специфическое усиление или потеря изоляции хроматина T-ALL, что изменяет силу TAD-архитектуры генома, используя in situ Hi-C. [79] Low-C использовался для картирования структуры хроматина первичных B-клеток пациента с диффузной крупноклеточной B-клеточной лимфомой и использовался для обнаружения высоких структурных различий хромосом между пациентом и здоровыми B-клетками. [23] В целом, применение Hi-C и его вариантов в исследованиях рака дает уникальное понимание молекулярных основ движущих факторов клеточных аномалий. [23] [78] [79] Это может помочь объяснить биологические явления (высокая экспрессия MYC в T-ALL) и помочь в разработке лекарств, нацеленных на механизмы, уникальные для раковых клеток. [23] [78] [79]

    Ссылки

    [ редактировать ]
    1. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот Либерман-Эйден, Э ; ван Беркум, Нидерланды; Уильямс, Л; Имакаев М; Рагочи, Т; Рассказываю, А; Амит, я; Ладжуа, БР; Сабо, Пи Джей; Доршнер, Миссури; Сандстром, Р; Бернштейн, Б ; Бендер, Массачусетс; Грудин, М ; Гнирке, А; Стаматояннопулос, Дж .; Мирный, Луизиана; Ландер, ES ; Деккер, Дж (9 октября 2009 г.). «Комплексное картирование долгосрочных взаимодействий раскрывает принципы свертывания человеческого генома» . Наука . 326 (5950): 289–93. Бибкод : 2009Sci...326..289L . дои : 10.1126/science.1181369 . ПМЦ   2858594 . ПМИД   19815776 .
    2. ^ Jump up to: а б с д Лин, Да; Хун, Пинг; Чжан, Сихэн; Сюй, Вайзе; Джамал, Мухаммед; Ян, Кеджи; Лей, Иньин; Ли, Лян; Жуань, Ицзюнь; Фу, Чжэнь Ф.; Ли, Голян; Цао, Банда (май 2018 г.). «Hi-C, основанный только на переваривании и лигировании, является эффективным и экономичным методом захвата конформации хромосом» . Природная генетика . 50 (5): 754–763. дои : 10.1038/s41588-018-0111-2 . ISSN   1546-1718 . ПМИД   29700467 . S2CID   13740808 .
    3. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В х и С Конг, Сиюань; Чжан, Юбо (1 февраля 2019 г.). «Расшифровка Hi-C: от 3D-генома к функции» . Клеточная биология и токсикология . 35 (1): 15–32. дои : 10.1007/s10565-018-09456-2 . ISSN   1573-6822 . ПМИД   30610495 . S2CID   57427743 .
    4. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В х и С аа аб и объявление но из в ах есть также и аль являюсь а к ап ак с как в В из хорошо топор является тот нет бб до нашей эры др. быть парень бг чб с минет БК с бм млрд быть б.п. БК бр бс БТ этот бв б бх к Белтон, Джон-Мэтью; МакКорд, Рэйчел Паттон; Гибкус, Йохан; Наумова, Наталья; Чжан, Е; Деккер, Иов (ноябрь 2012 г.). «Hi-C: комплексный метод определения конформации геномов» . Методы . 58 (3): 268–276. дои : 10.1016/j.ymeth.2012.05.001 . ISSN   1046-2023 . ПМЦ   3874846 . ПМИД   22652625 .
    5. ^ Jump up to: а б Иген, Кайл П. (июнь 2018 г.). «Принципы хромосомной архитектуры, раскрытые Hi-C» . Тенденции биохимических наук . 43 (6): 469–478. дои : 10.1016/j.tibs.2018.03.006 . ISSN   0968-0004 . ПМК   6028237 . ПМИД   29685368 .
    6. ^ Jump up to: а б Ким, Кюкванг; Ким, Муён; Ким, Юбин; Ли, Донсунг; Юнг, Инкьюнг (1 января 2022 г.). «Hi-C как молекулярный дальномер для изучения геномных перестроек» . Семинары по клеточной биологии и биологии развития . 121 : 161–170. дои : 10.1016/j.semcdb.2021.04.024 . ISSN   1084-9521 . ПМИД   33992531 . S2CID   234746398 .
    7. ^ Jump up to: а б Беррен, Оливер С.; Рубио Гарсия, Аркадио; Хавьер, Биола-Мария; Радуга, Дэниел Б.; Кэрнс, Джонатан; Купер, Николас Дж.; Ламбурн, Джон Дж.; Шофилд, Эллен; Кастро Допико, Ксакин; Феррейра, Рикардо К.; Коулсон, Ричард; Берден, Фрэнсис; Роулстон, София П.; Даунс, Кейт; Вингетт, Стивен В. (4 сентября 2017 г.). «Хромосомные контакты в активированных Т-клетках идентифицируют гены-кандидаты аутоиммунных заболеваний» . Геномная биология . 18 (1): 165. дои : 10.1186/s13059-017-1285-0 . ISSN   1474-760X . ПМК   5584004 . ПМИД   28870212 .
    8. ^ Jump up to: а б с д Джин, Фулай; Ли, Ян; Диксон, Джесси Р.; Сельварадж, Сиддарт; Йе, Чжэнь; Ли, А Янг; Йен, Чиа-Ань; Шмитт, Энтони Д.; Эспиноза, Селсо; Рен, Бинг (14 ноября 2013 г.). «Карта трехмерного интерактома хроматина в клетках человека в высоком разрешении» . Природа . 503 (7475): 290–294. Бибкод : 2013Natur.503..290J . дои : 10.1038/nature12644 . ISSN   0028-0836 . ПМЦ   3838900 . ПМИД   24141950 .
    9. ^ Jump up to: а б с д и ж Диксон-младший; Сельварадж, С; Юэ, Ф; Ким, А; Ли, Ю; Шен, Ю; Ху, М; Лю, Дж.С.; Рен, Б. (11 апреля 2012 г.). «Топологические домены в геномах млекопитающих, выявленные путем анализа взаимодействий хроматина» . Природа . 485 (7398): 376–80. Бибкод : 2012Natur.485..376D . дои : 10.1038/nature11082 . ПМЦ   3356448 . ПМИД   22495300 .
    10. ^ Секстон, Том; Яффе, Эйтан; Кенигсберг, Ефрем; Бантиньи, Фредерик; Леблан, Бенджамин; Хойхман, Майкл; Парринелло, Хьюз; Танай, Амос; Кавалли, Джакомо (3 февраля 2012 г.). «Принципы трехмерной складки и функциональной организации генома дрозофилы» . Клетка . 148 (3): 458–472. дои : 10.1016/j.cell.2012.01.010 . ISSN   0092-8674 . ПМИД   22265598 . S2CID   17364610 .
    11. ^ Jump up to: а б с д Диксон, Джесси Р.; Юнг, Инкьюнг; Сельварадж, Сиддарт; Шен, Инь; Антосевич-Бурже, Джессика Э.; Ли, А Янг; Йе, Чжэнь; Ким, Одри; Раджагопал, Ниша; Се, Вэй; Диао, Яруи; Лян, Цзин; Чжао, Хуэйминь; Лобаненков Виктор Викторович; Экер, Джозеф Р.; Томсон, Джеймс А.; Рен, Бинг (февраль 2015 г.). «Реорганизация архитектуры хроматина во время дифференцировки стволовых клеток» . Природа . 518 (7539): 331–336. Бибкод : 2015Natur.518..331D . дои : 10.1038/nature14222 . ISSN   1476-4687 . ПМЦ   4515363 . ПМИД   25693564 .
    12. ^ Jump up to: а б с д Белагзал, Хауда; Деккер, Иов; Гибкус, Йохан Х. (1 июля 2017 г.). «Hi-C 2.0: оптимизированная процедура Hi-C для полногеномного картирования конформации хромосом» . Методы . 123 : 56–65. дои : 10.1016/j.ymeth.2017.04.004 . ISSN   1046-2023 . ПМЦ   5522765 . ПМИД   28435001 .
    13. ^ Jump up to: а б с Лафонтен, Денис Л.; Ян, Лиян; Деккер, Иов; Гибкус, Йохан Х. (июль 2021 г.). «Hi-C 3.0: Улучшенный протокол для полногеномного захвата конформации хромосом» . Текущие протоколы . 1 (7): e198. дои : 10.1002/cpz1.198 . ISSN   2691-1299 . ПМК   8362010 . PMID   34286910 .
    14. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот Рао, Сухас СП; Хантли, Мириам Х.; Дюран, Нева С.; Стаменова Елена К.; Бочков Иван Д.; Робинсон, Джеймс Т.; Сэнборн, Адриан Л.; Махол, Идо; Омер, Арина Д.; Ландер, Эрик С.; Эйден, Эрез Либерман (18 декабря 2014 г.). «Трехмерная карта генома человека с разрешением в килобазах раскрывает принципы образования петель хроматина» . Клетка . 159 (7): 1665–1680. дои : 10.1016/j.cell.2014.11.021 . ISSN   0092-8674 . ПМК   5635824 . ПМИД   25497547 .
    15. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Хоффман, Элизабет А.; Фрей, Брайан Л.; Смит, Ллойд М.; Обл, Дэвид Т. (30 октября 2015 г.). «Сшивка формальдегидом: инструмент для изучения хроматиновых комплексов» . Журнал биологической химии . 290 (44): 26404–26411. дои : 10.1074/jbc.R115.651679 . ISSN   0021-9258 . ПМЦ   4646298 . ПМИД   26354429 .
    16. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В х и С аа аб и объявление но из в ах есть также и аль являюсь ван Беркум, Нинка Л.; Либерман-Айден, Эрез ; Уильямс, Луиза; Имакаев Максим; Гнирке, Андреас; Мирный, Леонид А.; Деккер, Иов; Ландер, Эрик С. (6 мая 2010 г.). «Hi-C: метод изучения трехмерной архитектуры геномов» . Журнал визуализированных экспериментов (39): 1869. doi : 10.3791/1869 . ISSN   1940-087X . ПМК   3149993 . ПМИД   20461051 .
    17. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р Ню, Лунцзянь; Шен, Вэй; Хуан, Инчжан; Он, На; Чжан, Юэдун; Сунь, Цзялей; Ван, Цзин; Цзян, Даксин; Ян, Манюн; Цзе, Ю Чунг; Ли, Ли; Хоу, Чуньхуэй (19 июля 2019 г.). «При подготовке библиотеки без амплификации с помощью SAFE Hi-C используются продукты лигирования для глубокого секвенирования для улучшения традиционного анализа Hi-C» . Коммуникационная биология . 2 (1): 267. doi : 10.1038/s42003-019-0519-y . ISSN   2399-3642 . ПМК   6642088 . ПМИД   31341966 .
    18. ^ Детч, П.В.; Чан, Г.Л.; Хазелтин, Вашингтон (10 мая 1985 г.). «Экзонуклеаза ДНК-полимеразы Т4 (3'–5'), фермент для обнаружения и количественного определения стабильных повреждений ДНК: пример ультрафиолетового света» . Исследования нуклеиновых кислот . 13 (9): 3285–3304. дои : 10.1093/нар/13.9.3285 . ISSN   0305-1048 . ПМК   341235 . ПМИД   2987881 .
    19. ^ Jump up to: а б с Ма, Вэньсю; Да, Ферхат; Ли, Чоли; Гулсой, Гунхан; Дэн, Синьсянь; Кук, Саванна; Хессон, Дженнифер; Кавано, Кристофер; Уэр, Кэрол Б.; Крумм, Антон; Шендюр, Джей; Блау, Карл Энтони; Дистече, Кристина М.; Ноубл, Уильям С.; Дуань, Чжицзюнь (январь 2015 г.). «Мелкомасштабные карты взаимодействия хроматина раскрывают цис-регуляторный ландшафт генов lincRNA человека» . Природные методы . 12 (1): 71–78. дои : 10.1038/nmeth.3205 . ISSN   1548-7105 . ПМЦ   4281301 . ПМИД   25437436 .
    20. ^ Jump up to: а б с Мифсуд, Борбала; Таварес-Кадете, Филипе; Янг, Элис Н.; Шугар, Роберт; Шенфельдер, Стефан; Феррейра, Лорен; Вингетт, Стивен В.; Эндрюс, Саймон; Грей, Уильям; Юэлс, Филип А.; Герман, Брэм; Хаппе, Скотт; Хиггс, Энди; ЛеПруст, Эмили ; Далее следует Джордж А.; Фрейзер, Питер; Ласкомб, Николас М.; Осборн, Кэмерон С. (июнь 2015 г.). «Картирование дальних контактов промотора в клетках человека с помощью захвата Hi-C с высоким разрешением» . Природная генетика . 47 (6): 598–606. дои : 10.1038/ng.3286 . ISSN   1546-1718 . ПМИД   25938943 . S2CID   6036717 .
    21. ^ Каллен, Кэтрин Э.; Кладде, Майкл П.; Сейфред, Марк А. (9 июля 1993 г.). «Взаимодействие между регионами регуляции транскрипции пролактина хроматина» . Наука . 261 (5118): 203–206. Бибкод : 1993Sci...261..203C . дои : 10.1126/science.8327891 . ПМИД   8327891 .
    22. ^ Чжоу, Юфань; Ченг, Сяолун; Ян, Ини; Ли, Тиан; Ли, Цзинвэй; Хуанг, Тим Х.-М.; Ван, Джунбай; Лин, Шили; Джин, Виктор X. (12 августа 2020 г.). «Моделирование и анализ данных Hi-C с помощью HiSIF выявляет характерные дистальные петли промотора» . Геномная медицина . 12 (1): 69. дои : 10.1186/s13073-020-00769-8 . ISSN   1756-994Х . ПМК   7425017 . ПМИД   32787954 .
    23. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Диас, Ноэлия; Крузе, Кай; Эрдманн, Табеа; Штайгер, Аннет М.; Отт, немецкий; Ленц, Георг; Вакерисас, Хуан М. (29 ноября 2018 г.). «Анализ конформации хроматина первичной ткани пациента с использованием метода Hi-C с низким входом» . Природные коммуникации . 9 (1): 4938. Бибкод : 2018NatCo...9.4938D . дои : 10.1038/s41467-018-06961-0 . ISSN   2041-1723 . ПМК   6265268 . ПМИД   30498195 .
    24. ^ Jump up to: а б с д де Соуза, Натали (сентябрь 2015 г.). «Микро-С-карты структуры генома» . Природные методы . 12 (9): 812. doi : 10.1038/nmeth.3575 . ISSN   1548-7105 . ПМИД   26554092 . S2CID   5765554 .
    25. ^ Jump up to: а б с д Берджесс, Даррен Дж. (июнь 2020 г.). «Хромосомная структура на микроуровне» . Обзоры природы Генетика . 21 (6): 337. doi : 10.1038/s41576-020-0243-y . ISSN   1471-0064 . ПМИД   32346116 . S2CID   216560645 .
    26. ^ Jump up to: а б Се, Цунг-Хан С.; Каттольо, Клаудия; Слободянюк Елена; Хансен, Андерс С.; Рандо, Оливер Дж.; Тиан, Роберт; Дарзак, Ксавье (7 мая 2020 г.). «Разрешение трехмерного ландшафта сворачивания связанного с транскрипцией хроматина млекопитающих» . Молекулярная клетка . 78 (3): 539–553.e8. doi : 10.1016/j.molcel.2020.03.002 . ISSN   1097-2765 . ПМЦ   7703524 . ПМИД   32213323 .
    27. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В х и С аа аб и объявление но из в ах есть также и аль являюсь а к ап ак с как в В из хорошо топор является тот нет бб до нашей эры др. быть парень Ладжуа, Брайан Р.; Деккер, Иов; Каплан, Ноам (январь 2015 г.). «Автостопом по анализу Hi-C: Практические рекомендации» . Методы . 72 : 65–75. дои : 10.1016/j.ymeth.2014.10.031 . ISSN   1046-2023 . ПМЦ   4347522 . ПМИД   25448293 .
    28. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В х и С аа аб и объявление но из в ах есть Пал, Кустав; Форкато, Маттиа; Феррари, Франческо (20 декабря 2018 г.). «Hi-C анализ: от генерации данных к интеграции» . Биофизические обзоры . 11 (1): 67–78. дои : 10.1007/s12551-018-0489-1 . ISSN   1867-2450 . ПМК   6381366 . ПМИД   30570701 .
    29. ^ Jump up to: а б с Форкато, Маттиа; Биччато, Сильвио (2021). «Вычислительный анализ данных Hi-C». Захват конформации хромосомы . Методы молекулярной биологии. Том. 2157. Спрингер США. стр. 103–125. дои : 10.1007/978-1-0716-0664-3_7 . ISBN  978-1-0716-0663-6 . ПМИД   32820401 . S2CID   221219811 . {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помогите )
    30. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Гонг, Хайян; Ян, И; Чжан, Сичэн; Ли, Минхун; Чжан, Сяотун (1 января 2021 г.). «Применение Hi-C и другого анализа данных омики в исследованиях рака человека и дифференциации клеток» . Журнал вычислительной и структурной биотехнологии . 19 : 2070–2083. дои : 10.1016/j.csbj.2021.04.016 . ISSN   2001-0370 . ПМК   8086027 . ПМИД   33995903 .
    31. ^ Лэнгмид, Бен (декабрь 2010 г.). «Согласование считываний коротких последовательностей с помощью галстука-бабочки» . Современные протоколы в биоинформатике . 32 (1): Раздел 11.7. дои : 10.1002/0471250953.bi1107s32 . hdl : 2027.42/137758 . ISSN   1934-3396 . ПМК   3010897 . ПМИД   21154709 .
    32. ^ Ли, Хэн; Дурбин, Ричард (15 июля 2009 г.). «Быстрое и точное выравнивание короткого чтения с помощью преобразования Берроуза – Уиллера» . Биоинформатика . 25 (14): 1754–1760. doi : 10.1093/биоинформатика/btp324 . ПМК   2705234 . ПМИД   19451168 .
    33. ^ Ли, Хэн (2018). «Миникарта2: попарное выравнивание нуклеотидных последовательностей» . Биоинформатика . 34 (18): 3094–3100. doi : 10.1093/биоинформатика/bty191 . ПМК   6137996 . ПМИД   29750242 .
    34. ^ Jump up to: а б Имакаев Максим; Фуденберг, Джеффри; МакКорд, Рэйчел Паттон; Наумова, Наталья; Голобородько Антон; Ладжуа, Брайан Р.; Деккер, Иов; Мирный, Леонид А. (октябрь 2012 г.). «Итеративная коррекция данных Hi-C выявляет признаки организации хромосом» . Природные методы . 9 (10): 999–1003. дои : 10.1038/nmeth.2148 . ISSN   1548-7105 . ПМЦ   3816492 . ПМИД   22941365 .
    35. ^ Jump up to: а б Слуга Николас; Варокво, Нелль; Ладжуа, Брайан Р.; Виара, Эрик; Чен, Чун-Цзянь; Верт, Жан-Филипп; Слышал, Эдит; Деккер, Иов; Барийо, Эммануэль (1 декабря 2015 г.). «HiC-Pro: оптимизированный и гибкий конвейер для обработки данных Hi-C» . Геномная биология . 16 (1): 259. дои : 10.1186/s13059-015-0831-x . ISSN   1474-760X . ПМЦ   4665391 . ПМИД   26619908 .
    36. ^ Хван, Йи-Чии; Линь, Цзяо-Фэн; Валладарес, Отто; Маламон, Джон; Кукса, Павел П.; Чжэн, Ци; Грегори, Брайан Д.; Ван, Ли-Сан (15 апреля 2015 г.). «HIPPIE: высокопроизводительный конвейер идентификации взаимодействующих с промотором энхансерных элементов» . Биоинформатика . 31 (8): 1290–1292. doi : 10.1093/биоинформатика/btu801 . ISSN   1367-4803 . ПМЦ   4393516 . ПМИД   25480377 .
    37. ^ Вингетт, Стивен; Юэлс, Филип; Фурлан-Магарил, Майра; Нагано, Такаши; Шенфельдер, Стефан; Фрейзер, Питер; Эндрюс, Саймон (20 ноября 2015 г.). «HiCUP: конвейер для отображения и обработки данных Hi-C» . F1000Исследования . 4 : 1310. doi : 10.12688/f1000research.7334.1 . ISSN   2046-1402 . ПМК   4706059 . ПМИД   26835000 .
    38. ^ Серра, Франсуа; Бау, Давиде; Гудштадт, Майк; Кастильо, Дэвид; Филион, Гийом Ж.; Марти-Реном, Марк А. (19 июля 2017 г.). «Автоматический анализ и 3D-моделирование данных Hi-C с использованием TADbit выявляет структурные особенности цветов хроматина мух» . PLOS Вычислительная биология . 13 (7): e1005665. Бибкод : 2017PLSCB..13E5665S . дои : 10.1371/journal.pcbi.1005665 . ISSN   1553-7358 . ПМК   5540598 . ПМИД   28723903 .
    39. ^ Дюран, Нева С.; Шамим, Мухаммад С.; Махол, Идо; Рао, Сухас СП; Хантли, Мириам Х.; Ландер, Эрик С.; Эйден, Эрез Либерман (27 июля 2016 г.). «Соковыжималка предоставляет систему в один клик для анализа экспериментов Hi-C с петлевым разрешением» . Клеточные системы . 3 (1): 95–98. дои : 10.1016/j.cels.2016.07.002 . ISSN   2405-4712 . ПМЦ   5846465 . ПМИД   27467249 .
    40. ^ Рейфф, Сара Б.; Шредер, Эндрю Дж.; Кырли, Корай; Косоло, Андреа; Баккер, Клара; Ли, Сухён; Вейт, Александр Д.; Балашов Александр К.; Вицтум, Карл; Рончетти, Уильям; Питман, Кент М.; Джонсон, Джереми; Эмсен, Шеннон Р.; Керпеджиев, Петр; Абденнур, Незар; Имакаев Максим; Озтюрк, Серкан Утку; Чамоглу, Угур; Мирный, Леонид А.; Геленборг, Нильс; Алвер, Бурак Х.; Парк, Питер Дж. (2022). «Портал 4D-нуклеомных данных как ресурс для поиска и визуализации тщательно подобранных данных нуклеомы» . Природные коммуникации . 13 (1): 2365. Бибкод : 2022NatCo..13.2365R . дои : 10.1038/s41467-022-29697-4 . ПМК   9061818 . ПМИД   35501320 .
    41. ^ Ли, Хэн (2013). «Согласование считывания последовательностей, последовательностей клонирования и контигов сборки с помощью BWA-MEM». arXiv : 1303.3997 [ q-bio.GN ].
    42. ^ Чжан, Х.; Песня, Л.; Ван, X.; Ченг, Х.; Ван, К.; Мейер, Калифорния; Лю, Т.; Тан, М.; Алуру, С.; Юэ, Ф.; Лю, XS; Ли, Х. (2021). «Быстрое выравнивание и предварительная обработка профилей хроматина с помощью Chromap» . Природные коммуникации . 12 (1): 6566. Бибкод : 2021NatCo..12.6566Z . doi : 10.1038/s41467-021-26865-w . ПМЦ   8589834 . ПМИД   34772935 .
    43. ^ Форкато, Маттиа; Николетти, Кьяра; Пал, Кустав; Ливи, Кармен Мария; Феррари, Франческо; Биччато, Сильвио (июль 2017 г.). «Сравнение вычислительных методов анализа данных Hi-C» . Природные методы . 14 (7): 679–685. дои : 10.1038/nmeth.4325 . ISSN   1548-7105 . ПМЦ   5493985 . ПМИД   28604721 .
    44. ^ Нора, Эльфеж П.; Голобородько Антон; Валтон, Анн-Лора; Гибкус, Йохан Х.; Юберсон, Алек; Абденнур, Незар; Деккер, Иов; Мирный, Леонид А.; Брюно, Бенуа Г. (18 мая 2017 г.). «Направленная деградация CTCF отделяет локальную изоляцию хромосомных доменов от компартментализации генома» . Клетка . 169 (5): 930–944.e22. дои : 10.1016/j.cell.2017.05.004 . ISSN   0092-8674 . ПМК   5538188 . ПМИД   28525758 .
    45. ^ Ли, Ангшэн; Инь, Сяньчэнь; Сюй, Бинсян; Ван, Даньян; Хан, Чимин; Вэй, И; Дэн, Юн; Сюн, Инь; Чжан, Чжихуа (15 августа 2018 г.). «Декодирование топологически связанных доменов с данными Hi-C сверхнизкого разрешения с помощью структурной энтропии графа» . Природные коммуникации . 9 (1): 3265. Бибкод : 2018NatCo...9.3265L . дои : 10.1038/s41467-018-05691-7 . ISSN   2041-1723 . ПМК   6093941 . ПМИД   30111883 .
    46. ^ Саурия, Майкл Э.Г.; Тейлор, Джеймс (14 ноября 2017 г.). «QuASAR: Оценка качества воспроизводимости пространственного расположения в данных Hi-C» : 204438. doi : 10.1101/204438 . S2CID   90376810 . {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
    47. ^ Рамирес, Фидель; Лингг, Томас; Тоскано, Сара; Лам, Кин Чунг; Георгиев, Пламен; Чунг, Хо-Рюн; Ладжуа, Брайан; де Вит, Эльцо; Чжан, Е; де Лаат, Воутер; Деккер, Иов; Манке, Томас; Ахтар, Асифа (1 октября 2015 г.). «Сайты с высоким сродством образуют сеть взаимодействия, способствующую распространению комплекса MSL по Х-хромосоме у дрозофилы» . Молекулярная клетка . 60 (1): 146–162. doi : 10.1016/j.molcel.2015.08.024 . ISSN   1097-2765 . ПМК   4806858 . ПМИД   26431028 .
    48. ^ Jump up to: а б Чжан, Ян; Ан, Лин; Сюй, Цзе; Чжан, Бо; Чжэн, В. Джим; Ху, Мин; Тан, Цзиджун; Юэ, Фэн (21 февраля 2018 г.). «Повышение разрешения данных Hi-C с помощью глубокой сверточной нейронной сети HiCPlus» . Природные коммуникации . 9 (1): 750. Бибкод : 2018NatCo...9..750Z . дои : 10.1038/s41467-018-03113-2 . ISSN   2041-1723 . ПМК   5821732 . ПМИД   29467363 .
    49. ^ Jump up to: а б с Кнопп, Пол; Синкхорн, Ричард (январь 1967 г.). «О неотрицательных матрицах и дважды стохастических матрицах» . Тихоокеанский математический журнал . 21 (2): 343–348. дои : 10.2140/pjm.1967.21.343 . ISSN   0030-8730 .
    50. ^ Курнак, Аксель; Мари-Нелли, Эрве; Марбути, Марсьяль; Кошул, Ромен; Моцциконаччи, Жюльен (30 августа 2012 г.). «Нормализация карты контактов хромосом» . БМК Геномика . 13 : 436. дои : 10.1186/1471-2164-13-436 . ISSN   1471-2164 . ПМЦ   3534615 . ПМИД   22935139 .
    51. ^ Найт, Филип; Руис, Даниэль (26 октября 2012 г.). «Быстрый алгоритм балансировки матрицы» . Журнал IMA численного анализа . 33 (3): 1029–1047. дои : 10.1093/imanum/drs019 .
    52. ^ Jump up to: а б с Раккоста, Самуэле; Либрицци, Фабио; Джаггер, Алистер М.; Ното, Розина; Марторана, Винченцо; Ломас, Дэвид А.; Ирвинг, Джеймс А.; Манно, Мауро (январь 2021 г.). «Концепции масштабирования в физике серпин-полимеров» . Материалы . 14 (10): 2577. Бибкод : 2021Mate...14.2577R . дои : 10.3390/ma14102577 . ISSN   1996-1944 гг . ПМЦ   8156723 . ПМИД   34063488 .
    53. ^ Jump up to: а б с Фуденберг, Джеффри; Мирный, Леонид А (1 апреля 2012 г.). «Структура хроматина высшего порядка: соединение физики и биологии» . Текущее мнение в области генетики и развития . 22 (2): 115–124. дои : 10.1016/j.где.2012.01.006 . hdl : 1721.1/103044 . ISSN   0959-437X . ПМЦ   3697851 . ПМИД   22360992 .
    54. ^ Хайнц, Свен; Беннер, Кристофер; Спанн, Натаниэль; Бертолино, Эрик; Линь, Инь С.; Ласло, Питер; Ченг, Джейсон X.; Мурре, Корнелис; Сингх, Хариндер; Гласс, Кристофер К. (28 мая 2010 г.). «Простые комбинации факторов транскрипции, определяющих происхождение, запускают цис-регуляторные элементы, необходимые для идентичности макрофагов и В-клеток» . Молекулярная клетка . 38 (4): 576–589. doi : 10.1016/j.molcel.2010.05.004 . ISSN   1097-2765 . ПМЦ   2898526 . ПМИД   20513432 .
    55. ^ Чжэн, Сяобин; Чжэн, Исянь (1 мая 2018 г.). «CscoreTool: быстрый анализ отсеков Hi-C с высоким разрешением» . Биоинформатика . 34 (9): 1568–1570. doi : 10.1093/биоинформатика/btx802 . ISSN   1367-4803 . ПМЦ   5925784 . ПМИД   29244056 .
    56. ^ де Вит, Эльцо (7 февраля 2020 г.). «TAD, как их называет вызывающий абонент» . Журнал молекулярной биологии . 432 (3): 638–642. дои : 10.1016/j.jmb.2019.09.026 . ISSN   0022-2836 . ПМИД   31654669 . S2CID   204918507 .
    57. ^ Наумова, Наталья; Имакаев Максим; Фуденберг, Джеффри; Чжан, Е; Ладжуа, Брайан Р.; Мирный, Леонид А.; Деккер, Иов (22 ноября 2013 г.). «Организация митотической хромосомы» . Наука . 342 (6161): 948–953. Бибкод : 2013Sci...342..948N . дои : 10.1126/science.1236083 . ISSN   0036-8075 . ПМК   4040465 . ПМИД   24200812 .
    58. ^ Jump up to: а б с Крейн, Эмили; Бянь, Цянь; МакКорд, Рэйчел Паттон; Ладжуа, Брайан Р.; Уиллер, Бэйли С.; Ралстон, Эдвард Дж.; Узава, Сатору; Деккер, Иов; Мейер, Барбара Дж. (июль 2015 г.). «Управляемое конденсином ремоделирование топологии Х-хромосомы во время дозовой компенсации» . Природа . 523 (7559): 240–244. Бибкод : 2015Natur.523..240C . дои : 10.1038/nature14450 . ISSN   1476-4687 . ПМЦ   4498965 . ПМИД   26030525 .
    59. ^ Jump up to: а б с Филиппова, Дарья; Патро, Роб; Дуггал, Гит; Кингсфорд, Карл (3 мая 2014 г.). «Идентификация альтернативных топологических доменов в хроматине» . Алгоритмы молекулярной биологии . 9 (1): 14. дои : 10.1186/1748-7188-9-14 . ISSN   1748-7188 . ПМК   4019371 . ПМИД   24868242 .
    60. ^ Шварцер, Вибке; Абденнур, Незар; Голобородько Антон; Пековская, Александра; Фуденберг, Джеффри; Ло-Ми, Янн; Фонсека, Нуно А; Хубер, Вольфганг; Херинг, Кристиан; Мирный, Леонид; Шпиц, Франсуа (2 ноября 2017 г.). «Два независимых способа организации хроматина, выявленные путем удаления когезина» . Природа . 551 (7678): 51–56. Бибкод : 2017Natur.551...51S . дои : 10.1038/nature24281 . ISSN   0028-0836 . ПМЦ   5687303 . ПМИД   29094699 .
    61. ^ Ян, Кун-Киу; Лу, Шаоке; Герштейн, Марк (24 июля 2017 г.). «MrTADFinder: подход, основанный на сетевой модульности, для идентификации топологически связанных доменов в нескольких разрешениях» . PLOS Вычислительная биология . 13 (7): e1005647. Бибкод : 2017PLSCB..13E5647Y . дои : 10.1371/journal.pcbi.1005647 . ISSN   1553-734X . ПМЦ   5546724 . ПМИД   28742097 .
    62. ^ Нортон, Хайди К.; Эмерсон, Дэниел Дж.; Хуанг, Харви; Ким, Джези; Титус, Кейтлин Р.; Гу, Ши; Бассетт, Даниэль С.; Филлипс-Креминс, Дженнифер Э. (февраль 2018 г.). «Обнаружение иерархического сворачивания генома с помощью сетевой модульности» . Природные методы . 15 (2): 119–122. дои : 10.1038/nmeth.4560 . ISSN   1548-7105 . ПМК   6029251 . ПМИД   29334377 .
    63. ^ Малик, Лараиб; Патро, Роб (сентябрь 2019 г.). «Прогнозирование богатой структуры хроматина на основе данных Hi-C» . Транзакции IEEE/ACM по вычислительной биологии и биоинформатике . 16 (5): 1448–1458. дои : 10.1109/TCBB.2018.2851200 . ISSN   1557-9964 . ПМИД   29994683 . S2CID   54563346 .
    64. ^ Jump up to: а б Оу, Хорнг Д.; Фан, Себастьен; Диринк, Томас Дж.; Тор, Андреа; Эллисман, Марк Х.; О'Ши, Клода К. (28 июля 2017 г.). «ChromEMT: визуализация трехмерной структуры хроматина и уплотнения интерфазных и митотических клеток» . Наука . 357 (6349): eaag0025. дои : 10.1126/science.aag0025 . ISSN   0036-8075 . ПМЦ   5646685 . ПМИД   28751582 .
    65. ^ Jump up to: а б Нагано, Такаши; Люблинг, Янив; Варнаи, Чилла; Дадли, Кармель; Люнг, Винг; Баран, Яэль; Мендельсон Коэн, Нетта; Вингетт, Стивен; Фрейзер, Питер; Танай, Амос (июль 2017 г.). «Динамика клеточного цикла хромосомной организации при разрешении одной клетки» . Природа . 547 (7661): 61–67. Бибкод : 2017Natur.547...61N . дои : 10.1038/nature23001 . ISSN   1476-4687 . ПМЦ   5567812 . ПМИД   28682332 .
    66. ^ Бинту, Богдан; Матео, Лесли Дж.; Су, Джун-Хан; Синнотт-Армстронг, Николас А.; Паркер, Мирэ; Кинрот, Сон; Ямая, Кей; Беттигер, Алистер Н.; Чжуан, Сяовэй (26 октября 2018 г.). «Отслеживание хроматина со сверхвысоким разрешением выявляет домены и кооперативные взаимодействия в отдельных клетках» . Наука . 362 (6413): eaau1783. Бибкод : 2018Sci...362.1783B . дои : 10.1126/science.aau1783 . ISSN   0036-8075 . ПМК   6535145 . ПМИД   30361340 .
    67. ^ Jump up to: а б Ю, Мяо; Рен, Бинг (6 октября 2017 г.). «Трехмерная организация геномов млекопитающих» . Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития . 33 (1): 265–289. doi : 10.1146/annurev-cellbio-100616-060531 . ISSN   1081-0706 . ПМЦ   5837811 . ПМИД   28783961 .
    68. ^ Ниакан, Кэти К.; Хан, Джиннуо; Педерсен, Роджер А.; Саймон, Карлос; Пера, Рене А. Рейхо (1 марта 2012 г.). «Преимплантационное развитие эмбриона человека» . Разработка . 139 (5): 829–841. дои : 10.1242/dev.060426 . ISSN   0950-1991 . ПМК   3274351 . ПМИД   22318624 .
    69. ^ Jump up to: а б с Ду, Чжэн, Хуэй, Ма, Жуй, Чжан, Сянлинь; Ван, Цюцзюнь, Ма, Цзин, Сюй; Кэ; Ван, Майкл К.; Гао, Диксон, Джесси Р.; Ван, Цзяньян; Се, Вэй (июль 2017 г.) . . Природа . 547 ): Бибкод : 2017Natur.547..232D . doi : / . ISSN   1476-4687 . nature23263   7662 . (   10.1038 232–235
    70. ^ Jump up to: а б с Кэ, Ювэнь, Сюэпэн; Фэн, Лю, Чжэньбо; Ли, Фанчжэнь; Чэнь, Хаоцзе; Хуан, Лю, Цзян (13 июля 2017 г.). перепрограммирование во время эмбриогенеза млекопитающих» . гамет структуры хроматина зрелых 3D Сюй, Сяоцуй ; и структурное « .cell.2017.06.029 . ISSN   0092-8674 . PMID   28709003. ​ S2CID   23974814 .
    71. ^ Диамент, Алон; Туллер, Тамир (1 июня 2019 г.). «Моделирование трехмерной геномной организации в эволюции и патогенезе» . Семинары по клеточной биологии и биологии развития . 90 : 78–93. дои : 10.1016/j.semcdb.2018.07.008 . ISSN   1084-9521 . ПМИД   30030143 . S2CID   51704135 .
    72. ^ Jump up to: а б Виетри, Маттео; Баррингтон, Кристофер; Хендерсон, Стивен; Эрнст, Кристина; Одом, Дункан; Танай, Амос; Хаджур, Сузана (26 февраля 2015 г.). «Сравнительный Hi-C показывает, что CTCF лежит в основе эволюции архитектуры хромосомного домена» . Отчеты по ячейкам . 10 (8): 1297–1309. дои : 10.1016/j.celrep.2015.02.004 . ISSN   2211-1247 . ПМЦ   4542312 . ПМИД   25732821 .
    73. ^ Диамент, Алон; Пинтер, Рон Ю.; Туллер, Тамир (16 декабря 2014 г.). «Трёхмерная геномная организация эукариот сильно коррелирует с экспрессией и функцией использования кодонов» . Природные коммуникации . 5 (1): 5876. Бибкод : 2014NatCo...5.5876D . дои : 10.1038/ncomms6876 . ISSN   2041-1723 . ПМИД   25510862 .
    74. ^ Ибн-Салем, Йонас; Муро, Энрике М.; Андраде-Наварро, Мигель А. (9 января 2017 г.). «Совместная регуляция генов паралогов в трехмерной архитектуре хроматина» . Исследования нуклеиновых кислот . 45 (1): 81–91. дои : 10.1093/нар/gkw813 . ISSN   0305-1048 . ПМК   5224500 . ПМИД   27634932 .
    75. ^ Диамент, Алон; Туллер, Тамир (5 мая 2017 г.). «Отслеживание эволюции трехмерной организации генов демонстрирует ее связь с фенотипической дивергенцией» . Исследования нуклеиновых кислот . 45 (8): 4330–4343. дои : 10.1093/нар/gkx205 . ISSN   0305-1048 . ПМЦ   5416853 . ПМИД   28369658 .
    76. ^ Бонев, Боян; Кавалли, Джакомо (ноябрь 2016 г.). «Организация и функции 3D-генома» . Обзоры природы Генетика . 17 (11): 661–678. дои : 10.1038/nrg.2016.112 . ISSN   1471-0064 . ПМИД   27739532 . S2CID   31259189 .
    77. ^ Чемберс, Эмили В.; Бикмор, Венди А.; Семпл, Колин А. (4 апреля 2013 г.). «Дивергенция структуры хроматина высшего порядка млекопитающих связана с локусами развития» . PLOS Вычислительная биология . 9 (4): e1003017. Бибкод : 2013PLSCB...9E3017C . дои : 10.1371/journal.pcbi.1003017 . ISSN   1553-7358 . ПМК   3617018 . ПМИД   23592965 .
    78. ^ Jump up to: а б с Клотген, Андреас; Тандапани, Паланираджа; Нциахристос, Панайотис; Гебрехристос, Йохана; Номику, София; Лазарис, Харалампос; Чен, Сюйфэн; Ху, Хай; Бакоянни, София; Ван, Цзинцзин; Фу, Йи; Боккалатте, Франческо; Чжун, Хуа; Пайетта, Элизабет; Тримарчи, Томас; Чжу, Исин; Ван Влиерберге, Питер; Ингирами, Джорджио Г.; Лайоннет, Тимоти; Айфантис, Яннис; Циригос, Аристотелис (апрель 2020 г.). «Трехмерные ландшафты хроматина при остром Т-клеточном лимфобластном лейкозе» . Природная генетика . 52 (4): 388–400. дои : 10.1038/s41588-020-0602-9 . ISSN   1546-1718 . ПМЦ   7138649 . ПМИД   32203470 .
    79. ^ Jump up to: а б с Фанг, Селестия; Ван, Чжэньцзя; Хан, Цуйцзюань; Сафгрен, Стефани Л.; Хелмин, Кэтрин А.; Адельман, Эммали Р.; Серафин, Валентина; Бассо, Джузеппе; Иген, Кайл П.; Гаспар-Майя, Александр; Фигероа, Мария Э.; Певец Бенджамин Д.; Ратан, Аакрош; Нциахристос, Панайотис; Занг, Чунчжи (15 сентября 2020 г.). «Специфическое для рака связывание CTCF способствует онкогенной дисрегуляции транскрипции» . Геномная биология . 21 (1): 247. дои : 10.1186/s13059-020-02152-7 . ISSN   1474-760X . ПМЦ   7493976 . ПМИД   32933554 .
    Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hi-C_(genomic_analysis_technique)&oldid=1228476671"
    Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
    Arc.Ask3.Ru
    Номер скриншота №: b5edde17a4783bde5ce32ca572456c02__1718099760
    URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/b5/02/b5edde17a4783bde5ce32ca572456c02.html
    Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
    Hi-C (genomic analysis technique) - Wikipedia
    Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)