單倍型Hi-C軟件的開發(fā)與應用
【學位授予單位】:華中農業(yè)大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2019
【分類號】:Q811.4;TP311.52
【圖文】:
圖 1.1 Hi-C 技術原理圖 (Lieberman-Aiden et al 2009)Fig. 1.1 Principle and technology pipeline of Hi-C.(Lieberman-Aiden et al 2009)二代測序技術的興起,基因組學研究走向了高通量時代,染色體構象捕獲技術也獲得了長足發(fā)展。2009 年,Liberman-Aiden 等人和 Fullwood 等人分別開發(fā)了 Hi-C(Liberman-Aiden et al 2009)和 ChIA-PET(Fullwood et al 2009)技術,旨在使用高通量測序捕獲全基因組范圍內的染色質互作。以 Hi-C 技術為例(如圖 1.1),該技術試圖捕獲全基因組范圍內所有染色質互作,其主要實驗流程為:首先利用甲醛將染色質互作進行交聯(lián),然后利用限制性內切酶將染色質切成短片段,并利用有生物素標記的核苷酸將限制性酶切片段末端補平,接著在 DNA 濃度較低的環(huán)境中將交聯(lián)的 DNA 片段連接起來,然后將連接產物用超聲波打斷、生物素標記并且純化,最后利用雙端測序來測定互作片段。在 Hi-C 實驗流程基礎上,Rao 等人于 2014 年開發(fā)了原位 Hi-C(in situ Hi-C)技術,進一步捕獲了
3圖 1.2 染色質結構的層次化(Bonev and Cavalli 2016)A)圖展示了一個從高分辨率 Hi-C 數(shù)據(jù)觀察到的染色質環(huán)(loop)和 CTCF 的結合情況以及 motif 的。(B)左圖接近 8Mb 區(qū)域包含了數(shù)個拓撲關聯(lián)結構域(TADs),右圖展示了三種不同的拓撲關聯(lián)結構意圖;(C)不同拓撲關聯(lián)結構域都具有內部結構域強互作的特點,并一起組成區(qū)室;(D)左圖是以熱形式對染色質之間互作的一種展示,右圖展示了染色質疆域。Fig. 1.2 Hierarchical organization of chromatin structure (Bonev and Cavalli 2016)A) The figure is an example of an architectural loop as seen in high-resolution Hi C data, as well as CCCTinding factor (CTCF)-binding profile and CTCF motif orientation. (B) The left figure is an approximately 8 egion containing several topologically associating domains (TADs) as seen in the heat map. three different TAre shown on the right.(C) Different topological domains are characterized by stronger inter-domain interactions are organized into compartments.(D) Interaction matrix of the inter-chromosome is shown as heatmap on the lhromatin territory is shown on the right.
通過模式小鼠進行雜交,研究者們使用 Hi-C 技術研究了早期胚胎發(fā)育過程(Du et al 2017, Ke et al 2017)。通過單倍型染色質高階結構分析,揭示了哺乳動物受精前后父本和母本染色質高階結構在早期發(fā)育過程中的變化。如圖1.3所示,研究者發(fā)現(xiàn)在精子和卵子結合之前,精細胞保留了拓撲關聯(lián)結構域和區(qū)室等染色質高階結構。相反,卵細胞染色質丟失了這些結構。受精后,盡管精子和卵子已經融合,但父本和母本單倍型染色質在染色質高階結構上仍然存在差異。這種差異一直從受精開始后延續(xù)到 8 細胞時期(Du et al 2017)。圖 1.3 小鼠胚胎細胞發(fā)育早期單倍型染色質結構變化過程(Du et al 2017)Fig. 1.3 The changes in haplotype chromatin structure during early development of mouseembryonic cell (Du et al 2017)隨著研究深入,研究者們發(fā)現(xiàn)等位基因特異性表達和單倍型染色質高階結構同樣有著密切關系,如圖 1.4 所示,在人類第 11 號染色體上存在著兩個印記基因 IGF2 和 H19
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本文編號:2751430
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