Replikacja DNA ssaków rozpoczyna się w wielu miejscach wzdłuż chromosomów w różnym czasie podczas fazy S, zgodnie z programem replikacji czasowej. Uważa się, że specyfikacja czasu replikacji jest procesem dynamicznym regulowanym przez sygnały specyficzne dla tkanek i rozwoju, które reagują na modyfikacje epigenetyczne. Jednak mechanizmy regulujące miejsce i czas inicjacji replikacji DNA wzdłuż chromosomów pozostają słabo poznane. Chromosomy homologiczne zwykle replikują się synchronicznie, jednak istnieją godne uwagi wyjątki od tej reguły. Na przykład w komórkach samic ssaków jeden z dwóch chromosomów X ulega późnej replikacji w procesie znanym jako inaktywacja X1. Wraz z tym opóźnieniem w czasie replikacji, szacowanym na 2-3 godziny, większość genów ulega wyciszeniu transkrypcyjnemu na jednym chromosomie X. Ponadto dyskretne locus cis, znane jako centrum inaktywacji chromosomu X, reguluje ten proces inaktywacji chromosomu X, w tym indukcję opóźnionego czasu replikacji na całym nieaktywnym chromosomie X. Ponadto niektóre rearanżacje chromosomów występujące w komórkach nowotworowych i w komórkach narażonych na promieniowanie jonizujące wykazują znaczne opóźnienie w czasie replikacji wynoszące >3 godziny, co wpływa na cały chromosom2,3. Ostatnie prace z naszego laboratorium wskazują, że zakłócenie dyskretnych loci autosomalnych działających cis skutkuje niezwykle późnym fenotypem replikacji, który wpływa na cały chromosom4. Dodatkowe badania "inżynierii chromosomowej" wskazują, że pewne rearanżacje chromosomów wpływające na wiele różnych chromosomów skutkują tym nieprawidłowym fenotypem czasu replikacji, co sugeruje, że wszystkie chromosomy ssaków zawierają dyskretne loci cis, które kontrolują prawidłowy czas replikacji poszczególnych chromosomów5.
Tutaj prezentujemy metodę analizy ilościowej czasu replikacji chromosomów w połączeniu z fluorescencyjną hybrydyzacją in situ. Metoda ta pozwala na bezpośrednie porównanie czasu replikacji między homologicznymi chromosomami w tej samej komórce i została zaadaptowana z6. Ponadto metoda ta pozwala na jednoznaczną identyfikację rearanżacji chromosomów, które korelują ze zmianami w czasie replikacji, które wpływają na cały chromosom. Metoda ta ma przewagę nad niedawno opracowanymi protokołami mikromacierzy lub sekwencjonowania o wysokiej przepustowości, które nie są w stanie rozróżnić homologicznych alleli obecnych na przegrupowanych i nieprzegrupowanych chromosomach. Ponadto, ponieważ opisana tutaj metoda ocenia pojedyncze komórki, może wykrywać zmiany w czasie replikacji chromosomów w przypadku rearanżacji chromosomów, które są obecne tylko we frakcji komórek w populacji.