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染色质构象

染色质构象捕获 (3C) 技术可以在三个维度上揭示基因组相互作用,提供关于染色质结构对转录调节的影响的关键信息,数据也可用于确定重叠群(Contig)的方向,从而生成高度连续的支架(scaffold)组装。但是,传统使用的短读长 3C 方法限制了每个读长可用于分析的接触点数量。Pore-C 将染色质构象捕获和长读长纳米孔测序相结合,提供长程接触点信息,显示更高阶的结构。该技术无需 PCR,可表征同一数据集中的碱基修饰。

使用长读长测序序列生成提升的多向染色质相互作用数据

从样本到结果:Pore-C 提供完整的、端到端染色体构象捕获工作流程

获得关于基因表达的新见解,研究修饰碱基,增强基因组组装连续性

介绍

完整、端到端的染色体构象捕获工作流程

Oxford Nanopore 为研究染色质构象提供了完整的解决方案:Pore-C 是从样品制备到分析的端到端工作流程。Pore-C 提供综合的样品制备和测序方案(请参阅社区知识页面的“提取方法”部分),以及 GitHub 中提供的分析流程(图1)。
使用长纳米孔测序读取,您可以获得长程的、多向接触点信息。常用的短读长 3C 方法的 Hi-C 技术则无法实现这一点,这是源于该方法生成的是双端数据,从而限制了其用于生成高阶结构信息的效用。 此外,Pore-C 无需扩增步骤。因此,在检测核苷酸序列的同时,结合直接同步检测修饰碱基,您可以更全面地了解基因表达的调节。
Chromatin conformation Fig1 6
图 1:Pore-C 实验室工作流程 (a);多接触点读长序列 (b);以及生物信息学工作流程 (c)。源自串联读长的 Pore-C 虚拟成对接触点与 Hi-C 成对数据有良好的一致性 (d)。

Chromatin Conformation case study figure
图 2:通过使用 Pore-C 数据作为支架来提高人类基因组组装的连续性。a)组装流程,将人类全基因组测序数据集与 Pore-C 数据集合并(均为 NA24385)。b) 分析结果表明,在人类基因组 NA24385 组装的基础上加入来自单张 PromethION 测序芯片的Pore-C 读长序列,可大幅提高连续性。c) 在使用 Pore-C 读长作为支架(scaffold)前,此图显示的 4 号染色体的组装未达到理想。在使用 Pore-C 作为支架后,获得更优的组装 (d),且仅仅 3 个支架便覆盖了 4 号染色体 (e)。
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使用长程 Pore-C 数据提升基因组组装

除了研究染色质结构,从 Pore-C 工作流程中获得的长读长使用户能够为基因组组装构建支架并校正基因组。随着 Pore-C 数据的纳入,组装连续性可大幅提高(图 2)。除了处理和输出成对接触点数据,Oxford Nanopore 的 GitHub Pore-C 分析流程还包括组装和支架构建工作流程。这些数据还可以解析整个 Mb 级大小的结构变异 (SV),有助于了解它们与染色质构象之间的关联(参见下文的案例分析)。
使用 Pore-C 可以从同一样本和同一测序运行中获得以下内容:
  • 高阶多向接触点数据
  • 表观遗传修饰
  • 全基因组测序数据的下游组装
  • 结构变异检测和解析:包括高度复杂的 Mb 级大小的变异
这些共同提供了对基因表达调控的前所未有的理解。

研究案例

获得更高阶的染色质结构特征

"......我们的结果确定,Pore-C 是用于在全基因组范围评估染色质相互作用最简单且扩展性最强的测定方法,还可用于癌症重排重构和从头基因组组装“
Ulahannan 等人
Ulahannan 等人使用 Pore-C 研究了人类细胞中的染色质结构,从而进一步了解了复杂的癌症基因组重排并改善了组装支架。 研究小组确定,分解为成对接触的 Pore-C 高阶接触反映了先前经 Hi-C 获得的成对相互作用。 此外,在乳腺癌细胞 HCC1954 中,Pore-C 数据鉴定出存在一种连接 9 号、12 号和 20 号染色体的复杂扩增和重排。使用荧光原位杂交证实了这一结果( 3)。 最后,该团队证实,Pore-C 可以改善从头基因组组装的质量。
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complex structural variants pore-c
Figure 3: Resolving complex genomic rearrangements using Pore-C-derived higher-order chromatin contact data. a) A complex, multi-chromosomal arrangement between chromosomes 9, 12, and 20 was identified. b) Fluorescence in situ hybridisation probes confirmed the presence of the amplified multi-junction fusion.
pore-c-info-sheet
染色质构象 - 阅读社区中的信息表

工作流程

我该如何使用 Oxford Nanopore 技术研究染色质构象?

为使用 Oxford Nanopore 测序技术全面地研究染色质构象,我们建议采用以下 Pore-C 提取方案,并在单个 PromethION 测序芯片上对您的文库进行测序,以此作为起点。根据所需的解析度,可以进行额外的测序运行。 Pore-C 信息表提供关于细胞数量和限制性内切酶使用的建议,以及在开始 Pore-C 实验前需要作出的其他考虑。
Pore-C 样本制备和测序方案可参见纳米孔社区网站”知识“章节的“提取方法”页面。
我们建议采用 Oxford Nanopore GitHub 资源中的两种 Pore-C 流程之一来分析您的 Pore-C 数据:
注:这两种分析流程都需要熟悉命令行。进一步的建议和支持请参见纳米孔社区
查看 Pore-C 实验方案
获取有关Pore-C样品制备和测序的详细信息。
Pore-C 实验方案

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染色质构象:实际运行

对进行 Pore-C 染色体构象捕获实验,我们建议采用以下方法:
使用 Flongle, MinION, GridION 或 PromethION 扩展您的需求

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