②染色质区室是由基因组空间结构上两种表观状态不同的Ａ 和 Ｂ 区室（ chromatin compartment）组成；
③拓扑关联结构域是细胞核内稳定存在的空间结构单元 ， 作为基因组折叠的功能单元正确指导远距调控基因的转录调控；
④染色质互作环通常由启动子与远端增强子或调控元件远距互作形成 ， 它是直接调控基因表达的最精细的结构和功能单元 ， 也是三维基因组学研究的热点 。
图表9 染色质高级结构示意图
1.染色体疆域
染色质在细胞核内并不是随机分布的 ， 不同染色质占据不同的空间 。 研究发现 ， 在活细胞的间期 ， 细胞核内的染色质组织占据了一块特定的不重合区域 ， 并称此区域为染色质疆域（Chromosome territoryCT） 。
CT 在细胞核的定位与基因密度相关 ， 低基因密度的染色质倾向于朝核外围定位 ， 而高基因密度的染色质则占据细胞核中更中心的位置 ， 还有研究发现在不同的细胞复制时期和不同的基因类型中 ， CT 所占据的位置不同 。 在关于 DNA 损伤修复过程中 CT变化研究中发现 ， DNA 损伤诱导了大规模的 CT 区域重新定位 ， 其中包括部分 CT 从核内部向外部转移 ， 但这是一个可逆的过程 ， 在修复结束后 ， CT 会重新占据与未受损细胞类似的位置 ， 这些研究进一步证明了 CT在细胞核中存在的稳定性 。
2.染色体区室
当把染色质进行放大时 ， 可以观察到在染色质内部仍然存在着相互间隔的“区块” ， 相邻“区块”间的互作模式各不相同 ， 线性距离较远的“区块”也可以发生相互作用 。 2009年提出了染色质三维空间的另一个重要特征 ， 即染色质区室（chromatincompartment） ， 并将这些区块划分为区室A和区室B两类 。 区室Ａ和Ｂ的特征与各自基因组表观特征呈现高度相关 。
3.拓扑关联结构域
随着测序精度的提升 ， 研究人员发现区室内部 1Mb 左右的 DNA 组成了更小的空间结构 ， 称为拓扑关联结构域（topologically associating domain TAD） ， TAD内一般包含 8~10 个基因 ， 其内部的 DNA 元件之间形成了较为紧密的相互作用 ， 而 TAD 间的染色质相互作用较少 。 相邻 TAD 边界上结合有染色质结构蛋白 ， 如CTCF 蛋白（CCCTC binding factor CTCF）和黏连蛋白的蛋白复合体 ， 这些蛋白起到组织染色质结构并隔离两个相邻的 TAD 之间互作的功能 。
TADs 参与调控 DNA 复制、转录和表观遗传修饰 ， 因此 ， TAD 边界的破坏会对基因表达产生较大规模的影响 ， 甚至导致疾病的发生 。 通过技术分析TADs的变化是否与表观遗传修饰相关 ， 结合RNA-seq 技术对相关基因的表达量进行统计 ， 有助于解释不同样本间空间结构的差异与表观遗传修饰及转录调控之间的关系 。
4.染色质环
TAD 内部包含染色质环（(Chromatin loop ， CL） ， 通常由启动子和增强子 (远端) 相互作用形成 ， 是直接调控基因表达的基础功能单元 。 在 1 kb 的分辨率下 ， 发现了目前直接调控基因表达最精细的结构和功能单元：一种简单染色质纤维折叠形成的环状结构——染色质环 。 该研究首次列出了上万个人类基因组上的 CL 。 这些 CL 通常连接着基因的启动子和增强子 ， 与基因激活相关 ， 具有跨细胞类型和跨物种的保守性 。
CL 的形成与启动子、增强子、CTCF 结合位点以及长距离互作密切相关 。 由于增强子总是通过CL 长距离地控制非临近基因 ， 所以对增强子靶基因的定义也是探究 CL 影响基因表达机制的研究重点 。
图表10 三维基因组结构示意图
2002年 ， Dekker 等提出了染色质构象捕获（Chromosome conformation capture ， 3C）技术 ， 该技术可以捕获两个线性距离较远的基因位点之间的染色质相互作用 ， 并分析染色质的物理特性 。 该技术的提出标志着三维基因组的研究进入到了一个“新时代” 。
为了满足科学探索过程中对于更高的分辨率与通量的需求 ， 3C 技术的衍生技术以及其他测序技术在近十几年飞速发展 。 主要包括：
①环状染色质构象捕获技术（Circular chromatinconformation capture technology4C）可以测定一对多的染色质交互作用；
② 染色质构象捕碳拷贝技术（conformationcapture carboncopy technology， 5C）用测定多个基因组位点之间的互作用；
③高通量染色质构象捕获（High-throughput chromosome conformation capture ， Hi-C）的技术及其衍生技术 ， 利用高通量测序技术并结合生物信息学分析方法 ， 研究全基因组范围内ＤＮＡ序列在空间位置上任意两位点间互作关系；
④CHIA-PET技术 ， 将3C与染色质免疫沉淀（ChIP）相结合 ， 在更高的分辨率基础上将染色质三维结构与蛋白质关联 ， 从而确定转录因子结合位点和识别染色质交互作用；
推荐阅读
- 饶毅：早得诺奖有好处吗？
- 乙肝免疫疗法路径，抗体运用RNAi替代，Bulevirtide针对HDV进入
- 科技拯救“吃喝”新消费
- 气泡与固体的相互作用无处不在，并具有许多应用
- 探测海洋潜在生命，可以在地球已知的结构框架内寻找环境DNA、RNA形式
- 人必须重视心灵层面，其它都是短暂的。
- 在自然界中，空中和水生动物的代谢成本有显着差异
- 哈勃望远镜拍到距离地球4800万光年星系，宛如“眼睛”凝视着地球
- 40年前华人学者简悦威提出的tRNA疗法，正在成为基因治疗新风口