一文帶你讀懂Hi-C（附高分文獻匯總）
信息來源：金開瑞 作者：genecreate 發布時間：2019-09-03 14:13:31
關于Hi-C
Hi-C(High-through chromosome conformation capture)技術源于染色體構象捕獲 （Chromosome conformation capture, 3C）技術，以整個細胞核為研究對象，利用高通量測序技術，結合生物信息分析方法，研究全基因組范圍內整個染色質DNA在空間位置上的關系，通過對染色質內全部DNA相互作用模式進行捕獲，獲得高分辨率的染色質三維結構信息。
（引自Pueschel R, Coraggio F, et al. From single genes to entire genomes: the search for a function of nuclear organization. Development , 2016 , 143 (6) :910）
通過Hi-C技術可以獲得全基因組范圍內的互作信息，得到染色體三個層級的三維結構：A/B compartment、拓撲相關結構域（TAD）、染色質環（loop）。
- A/B compartment（常染色質/異染色質）具有組織、時期、狀態特異性，在不同組織或不同時期或疾病狀態間能夠發生轉換，這種轉換和基因表達調控有一定關系。當染色體上某區域發生A/B compartment轉化，會影響其中的基因的轉錄活性，通常B compartment轉換為A compartment的區域相關基因大多表達上調，而A compartment轉換為B compartment的區域相關基因則下調。
- TAD（拓撲相關結構域）是一段具有折疊結構的DNA序列，是基因組在空間結構中的基本組織形式。TAD內部的互作頻率會顯著高于毗鄰的兩個區域之間的互作頻率，TAD結構在不同時空下（組織、發育階段、狀態等）具有一定的保守性，同時也存在一些動態變化。
- Loops是DNA在CTCF等蛋白質的介導下形成遠距離互作，同樣loop結構在不同時空下（組織、發育階段、狀態等）會有一些動態變化，且通過loop錨定的位點中包含啟動子、增強子、沉默子等，當發生loop結構的動態變化，如新形成或消失，在一定程度上會影響基因的調控。
同樣源于3C的用以研究染色體互作的技術還包括4C（Circularized Chromatin Conformation Capture）、5C（Carbon-Copy Chromatin Conformation Capture） 、ChIA-PET（chromatin interaction analysis by paired-end tag sequencing）等 ，不同的3C衍生技術的區別在于捕獲的連接片段檢測和定量方式。
圖 3C及3C衍生技術流程
（引自Risca VI , Greenleaf WJ. Unraveling the 3D genome: genomics tools for multiscale exploration[J]. Trends in Genetics , 2015 , 31 (7) :357-372.）
- 3C (one by one)——經典的3C實驗中，通過基因座特異性引物PCR檢測單個連接產物，大多數3C通常僅能分析幾十到幾百Kb染色質之間的相互作用，通量低，費時費力。
- 4C (one by all)：用于測定一點到多點之間的染色質交互作用。使用反向PCR產生單基因座的全基因組相互作用圖，研究已知DNA片段（bait）與全基因組未知DNA片段之間的互作。
- 5C (many by many)：用于測定多點到多點之間的染色質交互作用。基于3C的基本原理，結合連接介導的擴增來增加3C檢測的通量，識別兩組大量位點之間并行的數百萬個相互作用。
- ChIA-PET配對末端標簽測序分析染色質相互作用技術，把染色質免疫沉淀(ChIP)技術、染色質鄰近式連接(chromatin proximity ligation)技術、配對末端標簽(paired-endtag,PET)技術和新一代測序(next-generation sequencing)技術融為一體,在基因組三維折疊和套環狀態下分析基因表達和調控，全基因組范圍內分析遠程染色質相互作用
而Hi-C技術，則提供了一個真正全基因組范圍的相互作用圖譜。
Hi-C經典高分文獻一覽：
題目：LHX2- and LDB1-mediated trans interactions regulate olfactory receptor choice.
期刊：Nature
影響因子：38.138
研究人員借助Hi-C基因組測序技術，首次在哺乳動物的細胞核內發現一種巧妙的三維重排機制。
題目： Digestion-ligation-only Hi-C is an efficientand cost-effective method for chromosome conformation capture.
期刊：Nat Genet
影響因子：31.616
作者開發了一種Hi-C方法——DLO Hi-C，并利用這項技術成功的探索了基因組的三維結構和染色體易位。DLO Hi-C具有簡單高效、高性價比、快速早期質控等優點。有助于探索全基因組的三維結構以及相關的研究。
題目：3D structures of individual mammalian genomes studied by single-cell Hi-C.
期刊：Nature
影響因子：38.138
研究者運用單細胞Hi-C技術，研究了全基因組范圍內整個染色質DNA在空間位置上的關系，首次在單細胞水平上復原哺乳動物細胞完整基因組3D結構圖。
題目：Single-nucleus Hi-C reveals unique chromatin reorganization at oocyte-to-zygote transition.
期刊：Nature
影響因子：38.138
該研究利用單細胞Hi-C技術，實現了對小鼠卵子-合子轉變過程中染色質空間重組過程的觀測，發現這一重組過程十分獨特，并且此過程中父源和母源染色質的重組方式不同。
題目：3D Chromatin Structures of Mature Gametes and Structural Reprogramming during Mammalian Embryogenesis.
期刊：Cell
影響因子：28.710
該研究揭示了哺乳動物成熟精子和卵子的染色體3D結構及在早期胚胎發育過程中染色體結構的重編程變化，還首次發現染色體的高級結構與DNA甲基化的關聯，并且發現早期發育的DNA去甲基化也與染色體的高級結構相關。
題目：Allelic reprogramming of 3D chromatin architecture during early mammalian development
期刊：Nature
影響因子：38.138
研究者對哺乳動物染色體三維結構在著床前胚胎發育過程中的動態重編程過程進行探討，發現染色體的三維結構在受精后首先呈現出一種極其松散的狀態，并在隨后的胚胎早期發育過程中逐步地以親本特異的方式建立和成熟。
題目： The methyltransferase SETDB1 regulates a large neuron-specific topological chromatin domain.
期刊：Nat Genet
影響因子：31.616
作者通過細胞類型特異性3D基因組圖譜，靶向表觀基因組編輯等技術手段，識別出了一種能幫助基因組免受CTCF過度結合的SETDB1依賴性“盾牌”，揭示表觀遺傳對染色體關鍵結構域的影響。
題目：The Energetics and Physiological Impact of Cohesin Extrusion.
期刊：Cell
影響因子：28.710
作者圍繞黏連蛋白擠壓的能量和生理學影響進行了一系列研究，發現黏連蛋白擠壓需要其內源性的ATP活性，大量的黏連蛋白結合在CTCF錨定位點附近產生了結構性的條紋；條紋結構可促進啟動子-增強子的相互作用，而條紋錨定位點是腫瘤誘導TOP2β DNA斷裂的主要位點。
武漢金開瑞生物工程有限公司提供的DLO Hi-C技術，是一種創新的染色質構象捕獲技術，此技術信噪比高，質量控制于早期，為解析基因組三維結構提供了一種新型、高效、經濟的研究方案。
我們的技術優勢:
我們的技術優勢:
1.微量細胞建庫：正常建庫與生信分析的樣本量可低至10萬個核。
2.高成功率：細胞樣本文庫構建成功率幾乎為100%。
3.建庫周期短：只需執行兩輪簡單的消化和連接步驟即可獲得高質量的文庫。
4.數據更準確：測序前質檢，確保數據準確性
5.分辨率更高：在測序數據量更少的情況下，互作矩陣分辨率更高，染色質結構分析得到的數據也更多
6. 較高的信噪比：使用多種措施來減少噪音，保證高質量的數據輸出，分析更準確。
7. 量身定制個性化分析方案：提供DLO Hi-C的標準分析外，更注重與RNA-Seq、ChIP-Seq、ATAC-Seq和甲基化等多組學表觀遺傳分析，提供個性化的生信分析方案。
團隊優勢：
華中農業大學作為國內三維基因組技術研究領域的佼佼者，承辦了歷屆三維基因組大會，技術水平國內領先。2018年，華中農業大學曹罡教授課題組研究開發出了新型的染色體構象捕獲技術（DLO Hi-C），該部分工作已經發表于Nature genetics，IF:27.125。曹罡教授作為金開瑞的技術顧問，已經將技術和專利轉化給我司，為我們項目的順利開展和結題保駕護航。
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