Il-ġenoma ta’ ewkarjoti ogħla għandu struttura spazjali tridimensjonali kumplessa, bħal linji tal-kromatina (linji tal-kromatina), oqsma assoċjati topoloġikament (TADs), kompartimenti tal-kromatina attivi/inattivi (kompartimenti A/B), u oqsma kromożomiċi (territorji tal-kromożomi) f’ skali differenti. Dawn l-istrutturi huma importanti għaż-żamma tal-istabbiltà tal-ġenoma, ir-regolazzjoni preċiża tal-espressjoni tal-ġeni, u b'hekk jinfluwenzaw id-determinazzjoni tad-destin taċ-ċelluli u l-istabbiliment tal-fenotip. L-istruttura klassika 3 D tal-ġenoma hija prinċipalment żvelata minn diversi teknoloġiji b'rendiment għoli rappreżentati mill-qbid tal-konformazzjoni tal-kromożomi (3C) u l-metodi derivati tagħha bħal 4Cs, 5C, Hi-C, u ChIA-PET. Dawn it-teknoloġiji jistgħu jaqbdu sekwenzi tad-DNA f'pari fin-nukleu, iżda jonqsu milli jaqbdu interazzjonijiet sinerġistiċi f'diversi siti (kuntatt f'diversi modi) u topoloġija ta' molekula waħda (topoloġija b'allele wieħed) fil-popolazzjonijiet taċ-ċelluli. Barra minn hekk, l-istrutturi ġenomiċi 3D jinbidlu b'mod dinamiku matul iċ-ċiklu taċ-ċelluli, l-iżvilupp u d-divrenzjar u huma assoċjati ma 'interazzjonijiet tal-kromatina f'diversi ġeni u intervalli regolatorji. Il-ksib tat-topoloġija ta' molekula waħda tal-kromożomi f'popolazzjoni taċ-ċelluli huwa importanti biex jiġi investigat il-mekkaniżmu tat-tiwi dinamiku tal-ġenoma u l-assoċjazzjoni mal-funzjonijiet regolatorji tal-ġeni.
Hou Chunhui, riċerkatur ta 'Kunming Institute of Zoology ta' l-Akkademja Ċiniża tax-Xjenzi, u Xiao Chuanle, riċerkatur assoċjat ta 'Zhongshan Ophthalmology Center ta' Sun Yat-sen University, ippubblikaw dokument ta 'riċerka intitolat High-throughput Pore-C jiżvela l-allele wieħed it-topoloġija u l-ispeċifiċità tat-tip taċ-ċelluli tat-tiwi tal-ġenoma 3D fin-Nature Communications (Nature Communications). Dan ix-xogħol jottimizza metodu Pore-C b'rendiment għoli, iżid b'mod sinifikanti l-fluss ta 'skoperta ta' interazzjonijiet ta 'kromatina ta' ordni ogħla, u jiżvela d-diversità topoloġika ta 'molekula waħda u l-ispeċifiċità taċ-ċelluli tal-ġenoma tridimensjonali.
Ir-raġuni għall-fluss ta 'sekwenzar relattivament baxx tat-teknoloġija Pore-C tista' tkun l-imblukkar tal-qalba tan-nanopori tas-sekwenzjar minħabba li l-proteina crosslinked mad-DNA ma titneħħax kompletament. Biex jindirizzaw din il-kwistjoni, studji ottimizzaw il-kundizzjonijiet enżimatiċi, ittestjaw l-istrateġija ta 'proteolysis multipla u bl-użu ta' proteażi mħallta, żiedu r-rendiment tas-sekwenzjar b'madwar 80 fil-mija, u kważi mmultiplika l-ispiża tal-użu ta 'din it-teknoloġija. Barra minn hekk, żviluppajna l-proċess ta 'allinjament MapPore-C billi nintegrajna algoritmi ta' allinjament NGMLR u Minimap2, li tejbu b'mod sinifikanti l-eżattezza tal-allinjament u l-użu baxx tad-dejta. Sadanittant, aħna vverifikajna li HiPore-C jista 'jirriproduċi ħafna linji tal-kromatina bbażati fuq il-qbid Hi-C, oqsma assoċjati mat-topoloġija u kompartimenti tar-reġjun tal-kromatina meta mqabbla mad-dejta Hi-C. Barra minn hekk, l-istudju esplorat l-interazzjoni ta 'ordni għolja bejn il-kromożomi, ħafna interazzjonijiet ma jseħħux bejn telomeri u ċentrioli, iżda f'reġjuni ġenomika, u jiffurmaw żewġ attività transcriptional interazzjoni hub differenti, densità waħda tal-ġene hub, densità enhancer u stat attiv ta 'kromatina epiġenetika relatata il-livelli ta' modifika huma ogħla. L-istudju sab ukoll li l-interazzjonijiet ta 'frekwenza għolja madwar il-kromożomi jseħħu bejn reġjuni arrikkit bil-ġene tRNA ta' kromożomi multipli. Interazzjonijiet ta 'ordni għoli HiPore-C mhux biss iseħħu fi ħdan TAD u kompartiment, iżda wkoll ikopru kompartimenti multipli, oqsma relatati topoloġikament u linji tal-kromatin. Il-mapep tal-interazzjoni tal-kromatina bbażati fuq interazzjonijiet diretti u indiretti tal-frammenti tad-DNA huma ġeneralment simili għal mapep Hi-C konvenzjonali, iżda l-interazzjonijiet indiretti tal-frammenti tad-DNA huma aktar probabbli li jkopru unitajiet strutturali multipli. L-istudji ta 'hawn fuq jiżvelaw l-universalità tal-eżistenza ta' interazzjonijiet madwar id-dominji tal-kromatina u jenfasizzaw il-vantaġġi u l-importanza tat-teknoloġija HiPore-C fir-riżoluzzjoni ta 'interazzjonijiet tridimensjonali ta' ordni għoli fil-livell ta 'molekula waħda.
Niddiskutu r-raggruppamenti ta 'topoloġija ta' molekula waħda fit-topoloġija ta 'tipi differenti ta' ċelloli. Dawn il-clusters strutturali huma l-bażi għall-formazzjoni ta 'dominji sub-TAD-like (subTAD-like), b'ispeċifiċità taċ-ċelluli ovvja, li tindika li d-diversità topoloġika ta' molekula waħda hija l-bażi tad-diviżjoni tad-dominju TAD fil-popolazzjonijiet taċ-ċelluli, u hija ta 'sinifikat kbir biex tesplora r-relazzjoni bejn l-organizzazzjoni spazjali tal-ġenoma u l-espressjoni tal-ġeni speċifiċi għaċ-ċelluli. Barra minn hekk, studji użaw dejta ta 'HiPore-C biex iqabblu interazzjonijiet ta' ordni ogħla fil-lokus tal-globina fiċ-ċelluli eritrojdi GM12878. Aħna sibna li ċentri simultanji multi-sit, speċifiċi taċ-ċelluli li jtejbu-promotur jiffurmaw bejn il-promoturi tal-ġeni ε -u -globin umani u dawk li jsaħħu multipli, u li din l-interazzjoni tista 'tkun dinamika. Il-kapaċità ta 'HiPore-C li jaqbad kemm interazzjoni ta' ordni għolja kif ukoll status ta 'metilazzjoni tad-DNA, u l-korrelazzjoni pożittiva bejn is-sinjal tal-metilazzjoni tad-DNA u s-saħħa ta' interazzjoni bejn l-ankri tal-linja tal-kromatina, barra minn hekk, it-tip ta 'kompartiment tal-kromatina jista' jiġi distint b'mod preċiż skond id-DNA livell ta 'metilazzjoni (A vs B). Dan l-istudju stabbilixxa t-teknika HiPore-C, li tista 'tiddeskrivi b'mod komprensiv id-diversità tat-topoloġija ta' molekula waħda, u żvela li t-tiwi dinamiku tat-topoloġija ta 'molekula waħda hija aktar kumplessa milli kien maħsub qabel, li tejbet aktar il-konjizzjoni tal-liġi tat-tiwi tal-ġenoma tridimensjonali. .
