医学Hi-C互作测序

产品介绍

目前,对基因表达调控的研究主要是以基因及其调控元件的线性关系为基础,然而,基因不仅仅以简单的线性形式存在,越来越多的证据表明染色质空间互作在基因表达调节方面也起重要作用,即基因的表达调控存在三维空间网络,基因表达可被远程调控元件所调控。染色质的空间结构,也即染色质的三维高级结构与功能,是表观遗传学的一个新兴的重要研究领域。

Hi-C(High-throughput chromosome conformation capture)是染色质构象捕获结合高通量测序衍生的一种技术,实现了全基因组范围内的染色体片段间相互作用的捕获。Hi-C互作主要是将空间结构邻近的DNA片段进行交联,并富集交联的DNA片段,然后进行高通量测序,对测序数据进行分析即可揭示染色体片段间的交互作用,阐述染色体三维构象,广泛应用于肿瘤/疾病发生发展机制、分化发育机制、畸变机制等研究。

技术路线

A/B compartments

A compartments:常染色质,松散染色质状态、高基因密度、转录活跃区域,富集转录活性相关的表观遗传标记(例如H3K4me3)。
B compartments:异染色质,压缩染色质状态、低基因密度区域、转录抑制区域,富集无转录活性的表观遗传标记(例如H3K27me3)。

拓扑相关结构域(TAD)

TAD是一段具有折叠结构的DNA序列,其内部的互作频率显著高于毗邻区域之间。TAD边界有明显的界限,内部是一个独立的调控单元,内部的基因存在协同表达特征。

染色质环(loop)

loop是指通过CTCF等蛋白质介导形成的远距离互作DNA片段而锚定形成环状结构,loop锚定位点中常富含启动子、增强子、沉默子等调控元件。

生物体不同发育时期, 以及不同的细胞类型中, 染色质的三维空间结构是动态变化的,如A/B compartment转换,TAD边界变化,loop消失或新形成,这种三维构象的变化与基因表达调控密切相关。

应用方向

Hi-C多组学研究

 结果展示

A/B compartment及转换分析

1
2

TAD及差异分析

tad
TAD全基因组分布图
7
差异TAD边界DI值聚类图
8
差异TAD边界关联的差异表达基因聚类图

Loop及差异分析

9
Loop可视化热图
10
全基因组loop分布图
11
Loop anchor 位点分析
12
差异Loop聚类热图
13
差异Loop相关DEG KEGG通路分析

 常见问题

Hi-C互作测序应该做多少数据量?

主要看是否关注loop水平分析(增强子-启动子互作等),关注loop水平,百迈客推荐150X即450G数据量,达到10kb以下分辨率,同时分析A/B compartment、TAD和loop;若不关注loop水平,只关注compartment和TAD,则可以做50X(150G数据量)。当然,如果关注更高分辨率,如5kb则需要900Gb数据量(300X),分辨率越高,所需要数据量越大。

Hi-C互作测序是否需要设置生物学重复?

Hi-C互作主要解析的是染色质三维构象对于基因表达及表型性状等调控机制,建议至少设置2个生物学重复。对于细胞系样本,可以考虑每组3个生物学重复,每个重复50X即150Gb数据量,合并各组3个生物学样本进行分析,更经济实惠;对于临床样本则不建议这种方案。

Hi-C互作测序分辨率如何理解?

Hi-C数据分辨率的大小(即bin的大小)由具体的生物学问题来确定,研究不同的问题要采用不同的分辨率; 计算分辨率的方法:分别按照不同大小的bin对每个bin之间的交互read数目从高到低排列,当排列完80%的bin时,该bin仍覆盖有超过1,000条Read,满足此条件的最小的bin的大小即为Hi-C文库的分辨率。 从compartment到TAD到loop所需要的分辨率递增。

Hi-C互作测序是否一定要和其他组学搭配?

建议和其他组学联合开展,一般最少和RNA-seq联合,其他如甲基化测序、研究转录因子结合以及组蛋白修饰的chip-seq、可以确实增强子启动子peak的染色质可及性测序ATAC-seq以及检测突变的全基因组重测序等,都可以联合开展,从各个层面说明染色质构象改变的结果或原因,丰富充实文章内容。当然,如果您已经有其他组学数据,也可以提供给我们进行联合分析。

  • 百迈客Hi-C测序的优势?

答: 1)Hi-C标准建库流程已申请国家专利,完成近300个物种,近千个文库构建;

2)保持近100%的建库成功率,文库含酶切位点有效数据比例最高达93%以上,平均比例高达68%;

3)实验+生物信息分析专利保护;

4)多篇成功案例。

_px_2019.06.26
  • 百迈客Hi-C测序送样要求?

送样要求

样品类型 送样量 取样建议
组织 ≧1g 新鲜组织简单梯度冻存或液氮速冻,-80℃长期保存,干冰运输。
全血 ≧2mL 血液置于含 EDTA 或柠檬酸钠抗凝管中,室温平衡后立即低温送样。
细胞 ≧10^6 个 进行甲醛交联固定后,细胞或细胞核液氮速冻,-80℃长期保存,干冰运输。

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