生物技术

3D基因组之Hi-C简介(一)

HiC 简介
关于Hi-C,主要写3篇博文
(一)HiC的起源与发展
(二)HiC的重要应用
(三)HiC的展望

1953年,沃森和克里克发现DNA双螺旋结构,这标志着生物界进入基因组的研究 时代。此后不久,胰岛素的氨基酸序列得以破解,DNA测序逐渐成为生物学家的重要目标。1975年Frederick Sanger等人发明了Sanger测序法,这一突破的性的工作为基因组学的发展甚至是整个生物学发展起到了推动作用。而后人类基因组计划的开启,人类基 因草图的完成等一系列的重大科研项目的进行推进了生命科学的发展。
单分子实时测序,离子半导体测序以及454测序等二代测序的发展,使得测序通量下降成本降低,促进了基因组学的发展。

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上图主要阐述了线性基因组学主要研究工作,随着研究深入以及科技发展,科学家已经不满足于在二维寻找基因的信息,尤其是发现染色质有较多有趣的现象时,二维基因组并不能很好解释染色质的这些现象,因而人们开始寻找空间结构也能影响基因表达的信息。

细胞核模型

Model of functional nuclear architecture

近年来,随着线性基因组的发展,研究者利用荧光原位杂交、染色质构象捕获(chromosome conformation capture,3C)等技术,更加深刻了解到细胞核中染色质的三维构象以及内容。之后研究者们将3C技术与基因芯片技术融合产生了4C、5C技术。09 年Job Dekker等人将3C技术与二代测序技术结合起来发明Hi-C技术研究染色质DNA与DNA的交互,阮等人发明ChIA-PET技术研究蛋白与DNA交 互信息。基因组学的研究也从一维转变为三维。

 

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从一维的基因组信息, 到二维的交互网络, 再到三维的染色质结构. (a) 一维基因组和表观遗传学数据, 以及 ChIA-PET 示例数据, 虚线表示两个 DNA 片段之间有连接; (b) RNAPII 参与的染色质交互网络、相应的双对数曲线图(典型的无尺度网络标志), n 表示染色质交互的数目, f 表示有 n 个交互的节点数目. 在放大的图中, 节点的颜色表示节点来自于不同的染色体; (c) 通过 ChIA-PET 数据重建的一个粗略的染色体在细胞核内的分布结构. 不同的颜色表示不同的染色体. 本图来自于 Sandhu 等人。

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Hi-C的发展

Job-Dekker

 

awards and honors

2015

Investigator, Howard Hughes Medical Institute

2014

Elected Fellow of the American Association for the Advancement of Science (AAAS)

2011

American Society for Biochemistry and Molecular Biology Young Investigator Award

2007

W.M. Keck Foundation Distinguished Young Scholar in Medical Research Award

 

 

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