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一文带你读懂Hi-C（附高分文献汇总）

信息来源：金开瑞作者：genecreate 发布时间：2019-09-03 14:13:31

关于Hi-C

Hi-C(High-through chromosome conformation capture)技术源于染色体构象捕获（Chromosome conformation capture, 3C）技术，以整个细胞核为研究对象，利用高通量测序技术，结合生物信息分析方法，研究全基因组范围内整个染色质DNA在空间位置上的关系，通过对染色质内全部DNA相互作用模式进行捕获，获得高分辨率的染色质三维结构信息。

（引自Pueschel R, Coraggio F, et al. From single genes to entire genomes: the search for a function of nuclear organization. Development , 2016 , 143 (6) :910）

通过Hi-C技术可以获得全基因组范围内的互作信息，得到染色体三个层级的三维结构：A/B compartment、拓扑相关结构域（TAD）、染色质环（loop）。

A/B compartment（常染色质/异染色质）具有组织、时期、状态特异性，在不同组织或不同时期或疾病状态间能够发生转换，这种转换和基因表达调控有一定关系。当染色体上某区域发生A/B compartment转化，会影响其中的基因的转录活性，通常B compartment转换为A compartment的区域相关基因大多表达上调，而A compartment转换为B compartment的区域相关基因则下调。
TAD（拓扑相关结构域）是一段具有折叠结构的DNA序列，是基因组在空间结构中的基本组织形式。TAD内部的互作频率会显著高于毗邻的两个区域之间的互作频率，TAD结构在不同时空下（组织、发育阶段、状态等）具有一定的保守性，同时也存在一些动态变化。
Loops是DNA在CTCF等蛋白质的介导下形成远距离互作，同样loop结构在不同时空下（组织、发育阶段、状态等）会有一些动态变化，且通过loop锚定的位点中包含启动子、增强子、沉默子等，当发生loop结构的动态变化，如新形成或消失，在一定程度上会影响基因的调控。

同样源于3C的用以研究染色体互作的技术还包括4C（Circularized Chromatin Conformation Capture）、5C（Carbon-Copy Chromatin Conformation Capture）、ChIA-PET（chromatin interaction analysis by paired-end tag sequencing）等，不同的3C衍生技术的区别在于捕获的连接片段检测和定量方式。

图 3C及3C衍生技术流程

（引自Risca VI , Greenleaf WJ. Unraveling the 3D genome: genomics tools for multiscale exploration[J]. Trends in Genetics , 2015 , 31 (7) :357-372.）

3C (one by one)——经典的3C实验中，通过基因座特异性引物PCR检测单个连接产物，大多数3C通常仅能分析几十到几百Kb染色质之间的相互作用，通量低，费时费力。
4C (one by all)：用于测定一点到多点之间的染色质交互作用。使用反向PCR产生单基因座的全基因组相互作用图，研究已知DNA片段（bait）与全基因组未知DNA片段之间的互作。
5C (many by many)：用于测定多点到多点之间的染色质交互作用。基于3C的基本原理，结合连接介导的扩增来增加3C检测的通量，识别两组大量位点之间并行的数百万个相互作用。
ChIA-PET配对末端标签测序分析染色质相互作用技术，把染色质免疫沉淀(ChIP)技术、染色质邻近式连接(chromatin proximity ligation)技术、配对末端标签(paired-endtag,PET)技术和新一代测序(next-generation sequencing)技术融为一体,在基因组三维折叠和套环状态下分析基因表达和调控，全基因组范围内分析远程染色质相互作用

而Hi-C技术，则提供了一个真正全基因组范围的相互作用图谱。

Hi-C经典高分文献一览：

题目：LHX2- and LDB1-mediated trans interactions regulate olfactory receptor choice.

期刊：Nature

影响因子：38.138

研究人员借助Hi-C基因组测序技术，首次在哺乳动物的细胞核内发现一种巧妙的三维重排机制。

题目： Digestion-ligation-only Hi-C is an efficientand cost-effective method for chromosome conformation capture.

期刊：Nat Genet

影响因子：31.616

作者开发了一种Hi-C方法——DLO Hi-C，并利用这项技术成功的探索了基因组的三维结构和染色体易位。DLO Hi-C具有简单高效、高性价比、快速早期质控等优点。有助于探索全基因组的三维结构以及相关的研究。

题目：3D structures of individual mammalian genomes studied by single-cell Hi-C.

期刊：Nature

影响因子：38.138

研究者运用单细胞Hi-C技术，研究了全基因组范围内整个染色质DNA在空间位置上的关系，首次在单细胞水平上复原哺乳动物细胞完整基因组3D结构图。

题目：Single-nucleus Hi-C reveals unique chromatin reorganization at oocyte-to-zygote transition.

期刊：Nature

影响因子：38.138

该研究利用单细胞Hi-C技术，实现了对小鼠卵子-合子转变过程中染色质空间重组过程的观测，发现这一重组过程十分独特，并且此过程中父源和母源染色质的重组方式不同。

题目：3D Chromatin Structures of Mature Gametes and Structural Reprogramming during Mammalian Embryogenesis.

期刊：Cell

影响因子：28.710

该研究揭示了哺乳动物成熟精子和卵子的染色体3D结构及在早期胚胎发育过程中染色体结构的重编程变化，还首次发现染色体的高级结构与DNA甲基化的关联，并且发现早期发育的DNA去甲基化也与染色体的高级结构相关。

题目：Allelic reprogramming of 3D chromatin architecture during early mammalian development

期刊：Nature

影响因子：38.138

研究者对哺乳动物染色体三维结构在着床前胚胎发育过程中的动态重编程过程进行探讨，发现染色体的三维结构在受精后首先呈现出一种极其松散的状态，并在随后的胚胎早期发育过程中逐步地以亲本特异的方式建立和成熟。

题目： The methyltransferase SETDB1 regulates a large neuron-specific topological chromatin domain.

期刊：Nat Genet

影响因子：31.616

作者通过细胞类型特异性3D基因组图谱，靶向表观基因组编辑等技术手段，识别出了一种能帮助基因组免受CTCF过度结合的SETDB1依赖性“盾牌”，揭示表观遗传对染色体关键结构域的影响。

题目：The Energetics and Physiological Impact of Cohesin Extrusion.

期刊：Cell

影响因子：28.710

作者围绕黏连蛋白挤压的能量和生理学影响进行了一系列研究，发现黏连蛋白挤压需要其内源性的ATP活性，大量的黏连蛋白结合在CTCF锚定位点附近产生了结构性的条纹；条纹结构可促进启动子-增强子的相互作用，而条纹锚定位点是肿瘤诱导TOP2β DNA断裂的主要位点。

武汉金开瑞生物工程有限公司提供的DLO Hi-C技术，是一种创新的染色质构象捕获技术，此技术信噪比高，质量控制于早期，为解析基因组三维结构提供了一种新型、高效、经济的研究方案。
我们的技术优势:

1.微量细胞建库：正常建库与生信分析的样本量可低至10万个核。

2.高成功率：细胞样本文库构建成功率几乎为100%。

3.建库周期短：只需执行两轮简单的消化和连接步骤即可获得高质量的文库。

4.数据更准确：测序前质检，确保数据准确性

5.分辨率更高：在测序数据量更少的情况下，互作矩阵分辨率更高，染色质结构分析得到的数据也更多

6. 较高的信噪比：使用多种措施来减少噪音，保证高质量的数据输出，分析更准确。

7. 量身定制个性化分析方案：提供DLO Hi-C的标准分析外，更注重与RNA-Seq、ChIP-Seq、ATAC-Seq和甲基化等多组学表观遗传分析，提供个性化的生信分析方案。

团队优势：

华中农业大学作为国内三维基因组技术研究领域的佼佼者，承办了历届三维基因组大会，技术水平国内领先。2018年，华中农业大学曹罡教授课题组研究开发出了新型的染色体构象捕获技术（DLO Hi-C），该部分工作已经发表于Nature genetics，IF:27.125。曹罡教授作为金开瑞的技术顾问，已经将技术和专利转化给我司，为我们项目的顺利开展和结题保驾护航。

【Hi-C高分文献】百度网盘免费下载：

链接: https://pan.baidu.com/s/1L6wOLQJMOxNJV_d8qQlLhg

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