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—— 三维基因组简介 ——
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三维基因组简介


三维基因组简介


    DNA序列是以三维结构折叠压缩在染色体中的,存在三维空间构象。基因的表达除了由基因本身的蛋白编码区序列决定,还受到大量的基因间非编码区调控元件的控制,虽然基因组在线性序列中存储了遗传信息,但是基因的正确表达、调控以及调控元件之间的相互作用都是在染色体折叠成的复杂三维结构中完成的。生物体为了适应环境的变化,在不改变DNA二维线性序列的情况下,可以通过调节DNA的三维空间结构,改变调控元件与靶基因的空间互作,从而调节基因的表达,基因组的三维结构对基因的表达调控具有重要作用。


    三维基因组学(Three-Dimensional Genomics,3D Genomics), 即是指在考虑基因组序列、基因结构及其调控元件的同时,对其在细胞核内的三维空间结构,及在基因转录、调控、复制和修复等生物过程中的功能进行研究。


    为了研究基因组的三维结构,美国Job Dekker及其合作者于2002年最先开发出染色质构象捕获(Chromatin Conformation Capture,3C)技术。3C技术用于测定已知的两段基因序列(单点与单点)之间是否存在交互作用(线性距离远的两段序列由于空间折叠而变得彼此邻近)。之后,科学家们扩展了3C技术,开发了4C(Circularized Chromatin Conformation Capture)技术,用于测定单点与多点之间的染色质交互作用。5C(Carbon-Copy Chromatin Conformation Capture)技术用于测定多点与多点之间的交互作用。为了能捕获全基因组范围内所有的染色质互作信息,Job Dekker研究团队于2009年开发了高通量染色体构象捕获(High-throughput Chromosome Conformation Capture,Hi-C)技术。此外,将染色体构象捕获技术与免疫共沉淀技术相结合,人们开发了ChIP-Loop、ChIA-PET等技术,用于研究特定蛋白介导的基因间交互作用


技术原理对比






技术对比小结




    经过近几年的发展,Hi-C技术凭借其高通量、捕获信息全面,分析内容丰富等优势,逐渐被广大科研学者所认识,是目前最受欢迎和关注度最高的三维基因组研究技术,已成为基因表达调控研究的新利器!采用Hi-C技术发表的高水平文章逐年快速增多,这些技术和成果推动着基因组学研究全面进入3D时代!

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