兩篇Nature技術文章介紹基因組組織

　　【摘要】近期兩項最新的研究報道了染色體構象捕獲領域的技術進展，第一篇文章描述了一種高分辨率4C-seq 新型工作流程和計算通道，第二篇則報告一種新策略，能同時消除Hi-C數據中多個背景來源。

　　染色體構象捕獲（3C）技術正在改變我們對于基因組空間組織構架的理解。然而目前推測染色質相互作用，卻受限于兩個方面的困難：其一是生成高分辨率信號，其二是從多個背景來源中分辨信號。

　　近期兩項最新的研究報道了這些方面的技術進展，第一篇文章描述了一種高分辨率4C-seq 新型工作流程和計算通道，第二篇則報告一種新策略，能同時消除Hi-C數據中多個背景來源。

　　雖然十年前我們就獲得了人類基因組序列的線性圖譜，但是對于其空間組織的破譯，還才剛剛起步。最近的研究表明，遠程基因組元件，如增強子和啟動子，能通過染色質相互作用被帶入其它區域，調控臨近位置的基因轉錄。這打破了我們之前對于基因調控的理解，也指出了三維染色質結構的重要性。

　　目前革新性的3C技術改變了之前科學家們繪制染色質相互作用的工具，這種全稱為chromosome conformation capture（3C）的技術原本應用于酵母中研究基因表達時，染色質的空間構象分析，繼而發展為利用此技術在后生動物中研究細胞內染色質間的相互作用，近年來發展出基于染色質構象捕獲而衍生的環狀染色質構象捕獲(circularchromosome conformation capture,4C)、3C碳拷貝(3C-carbon copy,5C)和ChIP-loop assay等技術，為研究染色質間長距離相互作用提供了可能。并且最近又出現ChIA-PET和Hi-C等技術，能以de novo的方式從全基因組的角度詮釋了蛋白質因子與染色質相互作用的關系，以及細胞核內互作染色質的空間構象。

　　所有的3C為基礎的方法首先都需要消化固定細胞中的染色質，然后進行切斷后DNA的再連接，這樣一來，就能將空間接近的序列片段聚攏在一起，即使它們的序列距離很遠。之后通過分析這些連接處的特征，比如通過測序，就能獲得一張詳細的染色質互作圖譜了。

　　首個3C技術聚焦于某個位點，能進行兩個區域間“一對一”相互作用的的分析。與此相反，4C和Hi-C技術則是通過廣泛撒網，分析整個基因組中“一對多”，“多對多”的相互作用，雖然這些技術能獲得更多的信息，但相對來說，成本也相當大——在某一測序深度上信號較弱，背景噪音也更加多（技術或生物來源的）。

　　來自荷蘭和以色列的Amos Tanay和Wouter de Laat兩個研究組發表了題為“Robust 4C-seq data analysis to screen for regulatory DNA interactions”的文章，介紹了一種4C-seq技術，實現了前所未有的高分辨率，描繪染色質相互作用，為更準確，更細致的解析特殊功能元件的調控相互作用鋪平了道路。

　　他們的方法首先與正常方法無異，也是聯合消化和DNA連接兩大步驟，這些連接后的DNA通常含有多個限制性片段，因此研究人員進行了又一輪的，不同限制性內切酶的消化，然后通過反向PCR擴增DNA目標區域特異性連接信號，最后利用新一代測序平臺進行解析（如下圖）。

　　（a圖為高分辨率4-seqC方法的概況；b圖為Hi-C數據分析的校正過程）

　　下篇： 構建詳細全面的染色體互作圖

　　原文摘要：

　　Robust 4C-seq data analysis to screen for regulatory DNA interactions

　　Regulatory DNA elements can control the expression of distant genes via physical interactions. Here we present a cost-effective methodology and computational analysis pipeline for robust characterization of the physical organization around selected promoters and other functional elements using chromosome conformation capture combined with high-throughput sequencing (4C-seq). Our approach can be multiplexed and routinely integrated with other functional genomics assays to facilitate physical characterization of gene regulation.