Genome Biology | 李程研究組發(fā)表富集開放染色質(zhì)間相互作用的新方法
真核細(xì)胞核中的染色質(zhì)通過折疊成高度復(fù)雜、動態(tài)的高級結(jié)構(gòu)，調(diào)控細(xì)胞中DNA轉(zhuǎn)錄、復(fù)制、損傷修復(fù)等重要功能。因此，探索染色質(zhì)的空間構(gòu)象對了解真核細(xì)胞中的這些功能非常必要。近年來，研究人員開發(fā)了包括Hi-C、ChIA-PET、HiChIP技術(shù)在內(nèi)的多種捕獲全基因組水平染色質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的測序技術(shù)，極大地豐富了我們對染色質(zhì)折疊及轉(zhuǎn)錄調(diào)控的認(rèn)識。但是這些方法存在一些各自的局限性：ChIA-PET、HiChIP及PLAC-seq技術(shù)依賴蛋白抗體，僅能捕獲空間上受某一種目標(biāo)蛋白所介導(dǎo)的DNA相互作用；Hi-C技術(shù)若要達(dá)到觀測調(diào)控元件的精度需要Tb數(shù)量級的測序深度；Capture Hi-C技術(shù)只能捕獲到靶序列區(qū)域的相互作用。BL-Hi-C技術(shù)依賴“GGCC”酶切位點(diǎn)，富集高GC含量區(qū)域的活躍染色質(zhì)間的相互作用。綜上所述，一種不依賴于探針序列及蛋白抗體、用染色質(zhì)開放程度為富集條件、直接高效富集全基因組活躍轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件間相互作用的技術(shù)需要被開發(fā)。
我們結(jié)合了FAIRE-seq技術(shù)及Hi-C技術(shù)的關(guān)鍵步驟，開發(fā)出了一種可以不依賴蛋白抗體及靶序列的OCEAN-C技術(shù)（圖1）。在OCEAN-C技術(shù)中，染色質(zhì)首先被甲醛交聯(lián)；隨后，染色質(zhì)被限制性內(nèi)切酶（MboI）消化；DNA末端修復(fù)時(shí)被連入帶有生物素標(biāo)記的脫氧核糖核苷酸；隨后空間存在相互作用的DNA被連接；超聲打斷染色質(zhì)后，開放染色質(zhì)被酚-氯仿抽提；最后，存在相互作用的開放染色質(zhì)因?yàn)檫B有生物素信號，能被磁力架富集。與其他技術(shù)相比，1） OCEAN- C 技術(shù)不僅能檢測到TAD、compartments等三維基因組結(jié)構(gòu)，而且同時(shí)富集開放染色質(zhì)區(qū)域及這些開放染色質(zhì)之間的相互作用； 2）我們在三種 B 細(xì)胞相關(guān)細(xì)胞系(U266，RPMI8226，GM12878)中應(yīng)用了 OCEAN-C 技術(shù)，發(fā)現(xiàn)三種細(xì)胞中均有近 10000 個(gè)開放染色質(zhì)相互作用中心(HOCI)。HOCI長度在 1 kb 左右、以活躍啟動子及增強(qiáng)子為主、并結(jié)合有大量轉(zhuǎn)錄相關(guān)蛋白。許多HOCI也與Super-enhancer、broad H3K4me3區(qū)域有重合，幫助理解這些新發(fā)現(xiàn)的重要調(diào)控區(qū)域內(nèi)部和之間的互作（圖2）；3）HOCI作為相互作用網(wǎng)絡(luò)的重要節(jié)點(diǎn)，與其他開放染色質(zhì)互作，形成全基因組開放染色質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)，調(diào)控基因表達(dá)。
該研究于2018年4月 24 日以標(biāo)題“OCEAN-C: mapping hubs of open chromatin interactions across the genome reveals gene regulatory networks”在《Genome Biology》期刊發(fā)表。北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士后（現(xiàn)為中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院博士后）李亭亭、生命科學(xué)學(xué)院博士生賈璐萌（14級）為該論文的共同第一作者。曹勇、陳清參與了部分工作。北京大學(xué)孫育杰、季雄，中國科學(xué)院北京基因組研究所張治華、同濟(jì)大學(xué)張勇等老師等對該工作提供了重要幫助和建議。北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李程研究員為該論文的通訊作者。該研究由北大－清華生命科學(xué)聯(lián)合中心、北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、科技部、國家自然科學(xué)基金資助。
論文鏈接：https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-018-1430-4
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