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醫學Hi-C互作測序

產品介紹

目前,對基因表達調控的研究主要是以基因及其調控元件的線性關系為基礎,然而,基因不僅僅以簡單的線性形式存在,越來越多的證據表明染色質空間互作在基因表達調節方面也起重要作用,即基因的表達調控存在三維空間網絡,基因表達可被遠程調控元件所調控。染色質的空間結構,也即染色質的三維高級結構與功能,是表觀遺傳學的一個新興的重要研究領域。

Hi-C(High-throughput chromosome conformation capture)是染色質構象捕獲結合高通量測序衍生的一種技術,實現了全基因組范圍內的染色體片段間相互作用的捕獲。Hi-C互作主要是將空間結構鄰近的DNA片段進行交聯,并富集交聯的DNA片段,然后進行高通量測序,對測序數據進行分析即可揭示染色體片段間的交互作用,闡述染色體三維構象,廣泛應用于腫瘤/疾病發生發展機制、分化發育機制、畸變機制等研究。

技術路線

A/B compartments

A compartments:常染色質,松散染色質狀態、高基因密度、轉錄活躍區域,富集轉錄活性相關的表觀遺傳標記(例如H3K4me3)。
B compartments:異染色質,壓縮染色質狀態、低基因密度區域、轉錄抑制區域,富集無轉錄活性的表觀遺傳標記(例如H3K27me3)。

拓撲相關結構域(TAD)

TAD是一段具有折疊結構的DNA序列,其內部的互作頻率顯著高于毗鄰區域之間。TAD邊界有明顯的界限,內部是一個獨立的調控單元,內部的基因存在協同表達特征。

染色質環(loop)

loop是指通過CTCF等蛋白質介導形成的遠距離互作DNA片段而錨定形成環狀結構,loop錨定位點中常富含啟動子、增強子、沉默子等調控元件。

生物體不同發育時期, 以及不同的細胞類型中, 染色質的三維空間結構是動態變化的,如A/B compartment轉換,TAD邊界變化,loop消失或新形成,這種三維構象的變化與基因表達調控密切相關。

應用方向

Hi-C多組學研究

?結果展示

A/B compartment及轉換分析

1
2

TAD及差異分析

tad
TAD全基因組分布圖
7
差異TAD邊界DI值聚類圖
8
差異TAD邊界關聯的差異表達基因聚類圖

Loop及差異分析

9
Loop可視化熱圖
10
全基因組loop分布圖
11
Loop anchor 位點分析
12
差異Loop聚類熱圖
13
差異Loop相關DEG KEGG通路分析

?常見問題

Hi-C互作測序應該做多少數據量?

主要看是否關注loop水平分析(增強子-啟動子互作等),關注loop水平,百邁客推薦150X即450G數據量,達到10kb以下分辨率,同時分析A/B compartment、TAD和loop;若不關注loop水平,只關注compartment和TAD,則可以做50X(150G數據量)。當然,如果關注更高分辨率,如5kb則需要900Gb數據量(300X),分辨率越高,所需要數據量越大。

Hi-C互作測序是否需要設置生物學重復?

Hi-C互作主要解析的是染色質三維構象對于基因表達及表型性狀等調控機制,建議至少設置2個生物學重復。對于細胞系樣本,可以考慮每組3個生物學重復,每個重復50X即150Gb數據量,合并各組3個生物學樣本進行分析,更經濟實惠;對于臨床樣本則不建議這種方案。

Hi-C互作測序分辨率如何理解?

Hi-C數據分辨率的大小(即bin的大小)由具體的生物學問題來確定,研究不同的問題要采用不同的分辨率; 計算分辨率的方法:分別按照不同大小的bin對每個bin之間的交互read數目從高到低排列,當排列完80%的bin時,該bin仍覆蓋有超過1,000條Read,滿足此條件的最小的bin的大小即為Hi-C文庫的分辨率。 從compartment到TAD到loop所需要的分辨率遞增。

Hi-C互作測序是否一定要和其他組學搭配?

建議和其他組學聯合開展,一般最少和RNA-seq聯合,其他如甲基化測序、研究轉錄因子結合以及組蛋白修飾的chip-seq、可以確實增強子啟動子peak的染色質可及性測序ATAC-seq以及檢測突變的全基因組重測序等,都可以聯合開展,從各個層面說明染色質構象改變的結果或原因,豐富充實文章內容。當然,如果您已經有其他組學數據,也可以提供給我們進行聯合分析。

  • 百邁客Hi-C測序的優勢?

答: 1)Hi-C標準建庫流程已申請國家專利,完成近300個物種,近千個文庫構建;

2)保持近100%的建庫成功率,文庫含酶切位點有效數據比例最高達93%以上,平均比例高達68%;

3)實驗+生物信息分析專利保護;

4)多篇成功案例。

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  • 百邁客Hi-C測序送樣要求?

送樣要求

樣品類型 送樣量 取樣建議
組織 ≧1g 新鮮組織簡單梯度凍存或液氮速凍,-80℃長期保存,干冰運輸。
全血 ≧2mL 血液置于含 EDTA 或檸檬酸鈉抗凝管中,室溫平衡后立即低溫送樣。
細胞 ≧10^6 個 進行甲醛交聯固定后,細胞或細胞核液氮速凍,-80℃長期保存,干冰運輸。

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