Name: ハイC：ゲノムの三次元構造を研究する方法。 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-05-06T17:00:00.000+00:00
Duration: 22 min 27 s
Description: 学ぶHi-C法によるゲノムの三次元構造解析。クロスリンク、制限酵素処理、バイオチン標識、鈍末端結合、高通量シーケンスを用いて、染色体領域やクロマチン区画化を明らかにする。

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APエイデン、XRバオ、M.ブレナー、D.ガラ、W.絡まる、A. Jafferさん、A.メルニコフ、A.ミーレ、G. Giannoukos、C. Nusbaum、AJM Walhout、我々は議論やコードのためにA. Kosmrljに感謝、L.ウッド、とK.ゼリドビッチ議論のための、可視化とヘルプとL.ガフニーとB.ウォン。 ファニーメイとジョンヘルツ財団大学院奨学金、国防科学と工学大学院生フェローシップ、NSF大学院生フェローシップ、国立宇宙生物医学研究所、およびnoを付与することによってサポートされています。米国立ヒトゲノム研究所（NHGRI）（EL）からT32 HG002295、i2b2（生物学およびベッドサイドの統合のための情報）、ブリガムアンドウィメンズ病院（LAM）における生物医学コンピューティングのためのNIH -サポートされているセンター、助成金がない。 NHGRIからHG003143、とケック財団著名な若手学者賞（JD）。生とマッピングされたのHi - Cの配列データは、GEOのデータベース（で寄託されている<a href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/">www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/</a> ）、無加盟。 GSE18199。追加の視覚エフェクトがご利用いただけます<a href="http://hic.umassmed.edu">http://hic.umassmed.edu</a> 。

<ol><li>Lieberman-Aiden, E., Van Berkum, N. L., Williams, L., Imakaev, M., Ragoczy, T., Telling, A., Amit, I., Lajoie, B. R., Sabo, P. J., Dorschner, M. O., Sandstrom, R., Bernstein, B., Bender, M. A., Groudine, M., Gnirke, A., Stamatoyannopoulos, J., Mirny, L. A., Lander, E. S., Dekker, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comprehensive+mapping+of+long-range+interactions+reveals+folding+principles+of+the+human+genome%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Comprehensive mapping of long-range interactions reveals folding principles of the human genome.</a> Science. 326, 289-293 (2009).</li>
<li>Kosak, S. T., Groudine, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Form+follows+function%3A+the+genomic+organization+of+cellular+differentiation%5BTitle%5D)+AND+%22Genes+and+Dev%22%5BJournal%5D)">Form follows function: the genomic organization of cellular differentiation.</a> Genes and Dev. 18, 1371-1384 (2004).</li>
<li>Misteli, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beyond+the+sequence%3A+cellular+organization+of+genome+function%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Beyond the sequence: cellular organization of genome function.</a> Cell. 128, 787-800 (2007).</li>
<li>Dekker, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gene+Regulation+in+the+Third+Dimension%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Gene Regulation in the Third Dimension.</a> Science. 319, 1793-1794 (2008).</li>
<li>Cremer, T., Cremer, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chromosome+territories%2C+nuclear+architecture+and+gene+regulation+in+mammalian+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Genet%22%5BJournal%5D)">Chromosome territories, nuclear architecture and gene regulation in mammalian cells.</a> Nat Rev Genet. 2, 292-301 (2001).</li>
<li>Sexton, T., Schober, H., Fraser, P., Gasser, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gene+regulation+through+nuclear+organization%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Struct+and+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">Gene regulation through nuclear organization.</a> Nat Struct and Mol Biol. 14, 1049-1055 (2007).</li>
<li>Dekker, J., Rippe, K., Dekker, M., Kleckner, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Capturing+Chromosome+Conformation%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Capturing Chromosome Conformation.</a> Science. 295, 1306-1311 (2002).</li>
<li>Zhao, Z., Tavoosidana, G., Sjölinder, M., Göndör, A., Mariano, P., Wang, S., Kanduri, C., Lezcano, M., Sandhu, K. S., Singh, U., Pant, V., Tiwari, V., Kurukuti, S., Ohlsson, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Circular+chromosome+conformation+capture+%284C%29+uncovers+extensive+networks+of+epigenetically+regulated+intra-+and+interchromosomal+interactions%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Genet%22%5BJournal%5D)">Circular chromosome conformation capture (4C) uncovers extensive networks of epigenetically regulated intra- and interchromosomal interactions.</a> Nat Genet. 38, 1341-1347 (2006).</li>
<li>Simonis, M., Klous, P., Splinter, E., Moshkin, Y., Willemsen, R., de Wit, E., van Steensel, B., de Laat, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nuclear+organization+of+active+and+inactive+chromatin+domains+uncovered+by+chromosome+conformation+capture-on-chip+%284C%29+uncovers+extensive+networks+of+epigenetically+regulated+intra-+and+interchromosomal+interactions%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Genet%22%5BJournal%5D)">Nuclear organization of active and inactive chromatin domains uncovered by chromosome conformation capture-on-chip (4C) uncovers extensive networks of epigenetically regulated intra- and interchromosomal interactions.</a> Nat Genet. 38, 1348-1354 (2006).</li>
<li>Dostie, J., Richmond, T. A., Arnaout, R. A., Selzer, R. R., Lee, W. L., Honan, T. A., Rubio, E. D., Krumm, A., Lamb, J., Nusbaum, C., Green, R. D., Dekker, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chromosome+Conformation+Capture+Carbon+Copy+%285C%29%3A+A+massively+parallel+solution+for+mapping+interactions+between+genomic+elements%5BTitle%5D)+AND+%22Genome+Res%22%5BJournal%5D)">Chromosome Conformation Capture Carbon Copy (5C): A massively parallel solution for mapping interactions between genomic elements.</a> Genome Res. 16, 1299-1309 (2006).</li>
<li>Miele, A., Dekker, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mapping+Cis-+and+Trans+Chromatin+Interaction+Networks+Using+Chromosome+Conformation+Capture+%283C%29%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">Mapping Cis- and Trans Chromatin Interaction Networks Using Chromosome Conformation Capture (3C).</a> Methods Mol Biol. 464, 105-121 (2009).</li>
<li>Maccallum, I., Przybylski, D., Gnerre, S., Burton, J., Shlyakhter, I., Gnirke, A., Malek, J., McKernan, K., Ranade, S., Shea, T. P., Williams, L., Young, S., Nusbaum, C., Jaffe, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ALLPATHS+2%3A+small+genomes+assembled+accurately+and+with+high+continuity+from+short+paired+reads%5BTitle%5D)+AND+%22Genome+Biol+%22%5BJournal%5D)">ALLPATHS 2: small genomes assembled accurately and with high continuity from short paired reads.</a> Genome Biol . 10, R103-R103 (2009).</li>
</ol>

のHi - Cのメソッドの仮特許（第100分の61、151）検討中です。

私たちは、公平な、ゲノムワイドな方法で、クロマチンの相互作用をマッピングすることで、ゲノムの3次元構造を研究する方法を提示する。離れて前の仕事からこの技術を設定するどのような最も重要な実験的なステップは、 - 平滑末端ライゲーションの前に架橋された断片の末端制限でビオチン化ヌクレオチドの取り込みです。この手順を実行すると、正常にすべてのライゲーション接合の深いシーケンシングを可能にし、ハイCにその範囲とパワーを与えます。 読み取りの数は最終的に相互作用マップの解像度を決定します。ここでは、ヒトゲノムのための1 MBの相互作用マップが〜3000万配列可能読み取りを使用して表示されます。 nの係数が&quot;万能&quot;の解像度を増加させるために、読み取りの数は、nは 2倍に増やす必要があります。 のHi - Cの技術は容易にそのようなハイブリッドライブラリの生成（ゲノムの特定の部分を対象とする）とライゲーション後のクロマチン免疫沈降した後、キャプチャのような他の手法、（特定のタンパク質に関連付けられている地域のクロマチン環境を調べるために）と組み合わせることができる。

<table><tbody><tr><td>プロテアーゼ阻害剤</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P8340-5ml</td><td>ステップ 1.2</td></tr><tr><td>biotin-14-dCTP</td><td>Invitrogen</td><td>19518-018</td><td>ステップ 1.6</td></tr><tr><td>Klenow</td><td>New England Biolabs</td><td>M0210</td><td>ステップ 1.6 および 2.2</td></tr><tr><td>T4 DNA リガーゼ</td><td>Invitrogen</td><td>15224</td><td>ステップ 1.9</td></tr><tr><td>T4 DNA ポリメラーゼ</td><td>New England Biolabs</td><td>M0203</td><td>ステップ 1.17 および 2.2</td></tr><tr><td>10x ライゲーションバッファー</td><td>New England Biolabs</td><td>B0202</td><td>ステップ 2.2 および 3.4</td></tr><tr><td>T4 PNK</td><td>New England Biolabs</td><td>M0201</td><td>ステップ 2.2</td></tr><tr><td>Klenow (exo-)</td><td>New England Biolabs</td><td>M0212</td><td>ステップ 2.3</td></tr><tr><td>Dynabeads MyOne Streptavin C1 Beads</td><td>Invitrogen</td><td>650.01</td><td>ステップ 3.2</td></tr><tr><td>T4 DNA リガーゼ HC</td><td>Enzymatics</td><td>L603-HC-L</td><td>ステップ 3.5</td></tr><tr><td>Phusion HF マスターミックス</td><td>New England Biolabs</td><td>F531</td><td>ステップ 3.8</td></tr><tr><td>Ampure ビーズ</td><td>Beckman Coulter Inc.</td><td>A2915</td><td>ステップ 3.9</td></tr></tbody></table>

ハイc：ゲノムの三次元構造を研究する方法。

Hi-C: A Method to Study the Three-dimensional Architecture of Genomes.

染色体の三次元折りに近い空間的近接2月6日に、ゲノムを区分けすると、そのようなプロモーターおよびエンハンサーのような遠くの機能要素を、もたらすことができます。染色体の組織とゲノムの活動との関係を解読することは転写と複製のように、ゲノムのプロセスを理解する上で助けとなる。しかし、ほとんどは染色体が折り畳ま方法については知られている。顕微鏡は、遺伝子座を同時にまたは高解像度での大きな数字を区別することができません。日付に、染色体のコンフォメーションキャプチャ（3C）とその後の適応を用いた染色体の相互作用の検出は、ゲノムワイドな研究は不可能7-10を作り、標的遺伝子座のセットの選択が必要。 我々は、Hi - C、公平な、ゲノムワイドなファッションで長距離相互作用を同定することができる3Cの拡張を開発した。ハイCでは、細胞は、共有結合したDNA -タンパク質の架橋によって互いに結合される相互作用する遺伝子座を引き起こして、ホルムアルデヒドで固定されています。 DNAは、その後、制限酵素で断片化している場合、これらの遺伝子座は、リンクされたままになります。ビオチン残基が5&#39;突出末端は次が記入されているとして組み込まれて、平滑末端ライゲーションは、架橋DNA断片間ライゲーションのイベントに有利な希釈条件下で行われる。核内で相互に近接してもともとのフラグメントのペアに対応ライゲーション産物のゲノムワイドなライブラリで、この結果、。各ライゲーション産物は、接合部の部位にビオチンが付いています。ライブラリが剪断され、接合部はストレプトアビジンビーズでプルダウンしています。精製された接合部は、その後、相互作用フラグメントのカタログで、その結果、ハイスループットシーケンサーを用いて分析することができます。 結果として得られる接触行列の直接分析は、染色体テリトリーの存在と小さな遺伝子が豊富な染色体の選択的結合として、ゲノム構成の多数の機能を明らかにする。アクセス可能な、オープンを含む小さい密集した区画、および活性クロマチンと閉鎖を含む、より緻密なコンパートメント、アクセス不能、および不活性クロマチン領域：相関分析は、ヒトゲノムは、2つのコンパートメントに分離されていることを示している、連絡先の行列に適用することができます。最後に、理論的な導出と計算機シミュレーションとの結合の接触行列のアンサンブルの分析は、、メガベーススケールでのHi - Cは、フラクタル球の立体構造と一貫性の機能を明らかにすることを明らかにした。

のHi - Cのメソッドは、クロマチンの相互作用（1）の公平な、ゲノムワイドな同定が可能になります。のHi - Cのカップル近接ライゲーションと超並列シーケンシング。結果のデータは、複数のスケールでのゲノムアーキテクチャを研究するために使用することができます：最初の結果は、染色体テリトリー、オープンおよびクローズクロマチンの分離、およびメガベーススケールでのクロマチン構造などの機能を同定した。

ハイC：ゲノムの三次元構造を研究する方法。

染色体の三次元的な折り畳みはゲノムを区画化し、プロモーターやエンハンサーなどの離れた機能的エレメントを接近させることができ、...

hi-c-a-method-to-study-the-three-dimensional-architecture-of-genomes

Research

JoVE Journal

Biology

生物学

当社ベイジアン変化点（BCP）のアルゴリズムは変化点隠れマルコフモデルを経由してモデリングの最先端の進歩に基づいて構築され、クロマチン免疫沈降シーケンス（ChIPseq）データ解析に適用します。...

多様ChIPseqデータ型のゲノムワイドな解析のための新規ベイジアン変化点アルゴリズム

3DNAソフトウェアパッケージは、解析構成し、三次元の核酸構造を可視化する機能を備えた人気があり、汎用性の高いバイオインフォマティクスツールである。この記事では、個々の構造と関連構造のアンサンブルの両方に適用3DNAで利用可能な新しい、人気の機能のサブセットのための詳細なプロトコルを提示します。...

3DNAを有する核酸構造の分析と構築

この作品は、高解像度その場でハイ C...

しっかりと段階的な初期のショウジョウバエの胚からゲノムワイドなクロマチン構造キャプチャ ライブラリの生成

DNA 規制要素、エンハンサーなどは、物理的にゲノム長距離にまたがる長距離染色体相互作用を介して多くの場合、ターゲット遺伝子のプロモーターに連絡して遺伝子発現を制御します。プロモーターが PCHi ハをやあ-C...

プロモーター キャプチャこんにちは-c: 高解像度, ゲノム プロモーターの相互作用のプロファイリング

ヒト初等細胞の核アーキテクチャを研究する3D多色DNA FISHツール

ゲノムは核空間内で異なる構造に編成され、染色体立体構造の捕捉技術によって明らかにすることができる。核内Hi-C法は、ショウジョウバエ細胞株におけるクロマチン相互作用のゲノム全体のコレクションを提供し、制限フラグメントレベルでメガベース解像度で探索できる接触マップを生成する。...

ショウジョウバエ細胞におけるイン核Hi-C

長さスケール全体で染色体コンフォメーションをキャプチャする

このプロトコルは、トポロジー的会合ドメイン(TAD)の境界や、調節と他のDNA配列要素との間の長距離クロマチン相互作用など、メガベースサイズの標的ゲノム領域の3D組織を高解像度で特徴付けるために使用されるCapture Hi-C法について説明しています。...

キャプチャHi-C による 高分解能3Dクロマチン構成の解読

ゲノムワイド染色体コンフォメーションキャプチャー法Micro-C-XLを使用して、ヌクレオソーム分解能で三次元ゲノム構成をマッピングするためのプロトコルがここに示されます。...

Micro-C-XLによる哺乳類3Dゲノム相互作用のマッピング

ここでは、染色体立体構造捕捉(3C)技術の適応を、学部生の関与と学習に重点を置いて詳細に紹介します。...

3CでAを取得する:学部生のための染色体コンフォメーションキャプチャ

遺伝子発現は、遺伝子プロモーターと遠位調節要素との相互作用によって調節される。ここでは、低入力のCapture...

希少細胞集団におけるプロモーター中心の時空間ゲノム構造を研究するための統合ワークフロー

学ぶHi-C法によるゲノムの三次元構造解析。クロスリンク、制限酵素処理、バイオチン標識、鈍末端結合、高通量シーケンスを用いて、染色体領域やクロマチン区画化を明らかにする。

ハイC：ゲノムの三次元構造を研究する方法。

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