易坊好文馆

  1. 首页 > 奇闻 >

Nature 年度技术 生命科学下个风口：空间多组学技术（上）( 五 )

蛋白质 Nature 核糖核酸 核苷酸


⑤染色质开放性测序技术 (Assay for transposase accessible chromatin with high-throughputsequencing ， ATAC-seq) ， 可利用 DNA 转座酶结合高通量测序的技术 。

图表11 三维基因组技术发展图
1.3C技术
3C技术基本原理是先将细胞核用甲醛固定 ， 甲醛的交联作用首先将细胞核内互作的DNA与蛋白质的全基因组信息固定下来；再通过限制性内切酶切割以及DNA连接酶进行邻近连接；最后通过荧光定量PCR验证预期的基因组互作是否发生 。 但是3C技术只能测定特定的点到点之间的染色质交互作用 。

图表12 3C技术过程
2.4C技术
4C 技术与 3C 技术相比省略了 PCR 步骤 ， 直接用限制酶切割染色质的目标 DNA 并环化 ， 然后利用反向 PCR 技术对目标染色质位点接触的所有 DNA 序列进行扩增 ， 最后利用微阵列分析或下一代测序技术（NGS)分析某一特定 DNA 序列与其他接触位点DNA 序列的相互作用 。 该技术可以在全基因组范围内检测与靶向基因座接触的 DNA 基因座 ， 许多线性距离较远的染色质间的相互作用也可通过形成染色质接触而被检测出来 。
3.5C技术
5C 技术通过常规 3C 技术产生 3C 文库后 ， 通过LMA (Ligation-mediatedamplification) 进行扩增 ， 在多重 PCR 反应中与单链寡核苷酸探针相连接 ， 进一步创建形成 5C 文库 ， 最后使用多路复用引物和 NGS ， 同时测定多个 DNA 序列间的相互作用 。 该技术既可以在微阵列上进行 ， 也可在高通量测序中开展 ， 还可建立目标基因组区域的接触频率矩阵 。
4.Hi-C技术
Hi-C技术技术是 3C 技术的一个高通量版本 ， 能够检测所有目标基因组位点的所有相互作用 。 它的研究对象为整个细胞 ， 通过捕获细胞内染色质全部 DNA 的相互作用模式 ， 从而研究整个染色质 DNA 在空间位置上的关系 ， 还可以进一步得到分辨率较高的染色质三维结构信息 。
Hi-C 技术改变了 3C 技术中创立模板的过程 ， 在连接目标 DNA 末端之前 ， 用生物素标记的脱氧核苷酸填充 DNA 的限制性末端 。 在 DNA 末端连接之后 ， 将其纯化并剪切 ， 然后富集被亲和素标记的连接头部分进行分析 。 最后得到整个基因组 DNA 片段之间的相互作用频率矩阵 ， 其分辨率与限制性位点的密度以及测序深度相关 。
虽然Hi-C技术能够捕获全基因组范围内的染色质相互作用 ， 但因其没有特异性 ， 所以如仅针对特定的基因组位点和基因座进行研究则过于昂贵 ， 一般该技术都会与其他测序技术联合应用来达到研究特定相互作用的目的 。
5.ChIA-PET
为了研究转录因子与转录调控的结合 ， 研究者们开发了 ChIP芯片分析和 ChIP 测序技术(ChIP-seq) ， 以及全基因组双末端标记测序系统(Paired-end-tag ， PET)[11
。 随后 Wei 等结合 ChIP和PET两种技术的优势 ， 开发出了 ChIP-PET 用于基因组层面蛋白结合位点的研究 。 为了进一步研究远端的基因组区域在调控生命进程中发挥的作用 ， 2009 年新加坡基因组研究院的研究人员开发出了一种整合了染色质邻近式连接、ChIP、PET 以及NGS 等技术 ， 用来研究基因组范围内染色质远程交互的新兴技术——“配对末端标签测序分析染色质相互作用” ， 即 ChIA-PET 技术 。
该技术首先用超声波将甲醛交联的 DNA-蛋白质复合物片段化 ， 然后利用 ChIP 富集所需的 DNA-蛋白复合物片段 ， 在片段末端加上包含 MmeⅠ位点的生物素化寡核苷酸 linker ， 再经过连接、消化、固定化等PET 序列步骤 ， 最后 ， 利用 NGS 技术对目标 DNA进行测序 。
6. ATAC-seq
ATAC-seq技术是一种创新的表观遗传学研究技术 ， 能够测得开放区域染色质的 DNA 序列 。 该技术的原理是利用转座酶 Tn5获取开放性染色质 ， 然后对 Tn5 酶捕获到的 DNA序列标签进行 PCR ， 再通过高通量测序及生物信息学分析来挖掘相关基因信息 。 与传统方法相比 ， ATAC-seq 所需细胞量少 ， 操作简单 ， 测序信号更好 ， 可以在全基因组范围内检测染色质的开放状态 。

推荐阅读


上一篇：黄金还没开始跑步，不要急

下一篇：女孩穿露腿裤被训，大妈动手拍打大腿，网友：动嘴就行，别动手。