[發(fā)明專利]基因調(diào)控性染色質(zhì)相互作用的鑒定方法、系統(tǒng)及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810011140.7
• 申請(qǐng)日: 2018-01-05
• 公開（公告）號(hào): CN108220394B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳陽;李炎劍;賀毅;張奇?zhèn)?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): C12Q1/6809
• 分類號(hào): C12Q1/6809
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 彭鯤鵬;韓宏星

本發(fā)明涉及一種運(yùn)用多種基因組分析技術(shù)，例如RNA?seq、ChIP?seq或Hi?C等手段，對(duì)經(jīng)歷狀態(tài)轉(zhuǎn)變(例如細(xì)胞分化)的樣品的目標(biāo)特性進(jìn)行多方面表征和分析，從而識(shí)別出基因調(diào)控性染色質(zhì)相互作用的方法，特別涉及一種鑒定在樣品狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程中，與樣品狀態(tài)轉(zhuǎn)變相關(guān)的染色質(zhì)相互作用和相關(guān)基因的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鑒定基因調(diào)控性染色質(zhì)相互作用的方法，特別涉及一種鑒定在樣品狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程中，能夠影響樣品轉(zhuǎn)變的染色質(zhì)相互作用以及相應(yīng)的效應(yīng)基因的方法。

背景技術(shù)

染色質(zhì)構(gòu)象在基因表達(dá)的調(diào)控中起關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)有絲分裂間期染色體占據(jù)特定的領(lǐng)域，基因轉(zhuǎn)錄與基因相對(duì)于核纖層以及染色體領(lǐng)域的相對(duì)位置密切關(guān)聯(lián)。最近使用高通量染色體構(gòu)象捕獲(Hi-C)的研究已經(jīng)揭示，基因組被組織成幾百個(gè)千堿基至一個(gè)兆堿基的拓?fù)湎嚓P(guān)結(jié)構(gòu)域(Topologically Associating Domain，簡稱TAD)，并且TAD中的染色質(zhì)區(qū)域更可能與同一個(gè)TAD內(nèi)的其他區(qū)域發(fā)生作用，而不是與TAD以外的區(qū)域發(fā)生作用。并且在不同的細(xì)胞類型之間，大多數(shù)TAD位置是保持不變的，并顯示出了進(jìn)化上的保守性。

在同一個(gè)TAD的基因在面臨激素刺激時(shí)或者在分化過程中顯示出了相互協(xié)調(diào)的變化，這表明了TAD不僅是一個(gè)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)單元，而且還能夠作為轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)的功能單位。此外，在TAD內(nèi)，由特定蛋白質(zhì)或非編碼RNA介導(dǎo)的長程染色質(zhì)相互作用將遠(yuǎn)距離的調(diào)控區(qū)域，如增強(qiáng)子和基因啟動(dòng)子連接起來，從而使基因表達(dá)的遠(yuǎn)距離調(diào)控成為可能。

例如，在細(xì)胞分化中，常常伴隨著關(guān)鍵基因的表達(dá)差異以及染色質(zhì)三維結(jié)構(gòu)或者構(gòu)象的巨大改變，但是目前并沒有有效的手段能夠用于確定在這個(gè)過程中染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變?nèi)绾闻c關(guān)鍵基因的表達(dá)等行為的相互關(guān)聯(lián)，以及這種相互關(guān)聯(lián)是如何影響到細(xì)胞分化等狀態(tài)變化的。因此本領(lǐng)域迫切需要一種新的方法，能夠有效的分析并鑒定出在狀態(tài)轉(zhuǎn)變過程中，具有調(diào)節(jié)功能的染色質(zhì)相互作用或者與受到染色質(zhì)相互作用影響或調(diào)節(jié)的，對(duì)狀態(tài)轉(zhuǎn)變具有重要作用的關(guān)鍵基因或者調(diào)控因子。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明人經(jīng)過長期的研究，獲得了一種將染色質(zhì)相互作用、特定基因的表達(dá)水平和/或識(shí)別位點(diǎn)與染色質(zhì)內(nèi)部基因調(diào)控這三個(gè)方面進(jìn)行關(guān)聯(lián)的方法，從而完成了本發(fā)明。

在第一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及一種樣品狀態(tài)轉(zhuǎn)變效應(yīng)基因的鑒定方法，所述效應(yīng)基因的表達(dá)受到樣品狀態(tài)轉(zhuǎn)變中染色質(zhì)相互作用改變的影響，其包括下列步驟：

(1)對(duì)處于第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的樣品進(jìn)行比較，從而至少獲得下列差異信息：基因可識(shí)別行為差異，以及存在于基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域的染色質(zhì)相互作用差異，和

(2)將步驟(1)獲得的差異信息建立關(guān)聯(lián)，獲得與狀態(tài)轉(zhuǎn)變中轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域的染色質(zhì)相互作用差異有關(guān)的基因可識(shí)別行為差異，從而鑒定所述效應(yīng)基因。

在一個(gè)實(shí)施方式中，其中所述樣品是細(xì)胞。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，其中所述基因可識(shí)別行為差異包括基因表達(dá)量的差異和/或基因調(diào)控區(qū)域基因組序列中結(jié)合模體分布的差異；優(yōu)選的，所述基因表達(dá)量的差異是mRNA表達(dá)量差異或蛋白質(zhì)表達(dá)量差異。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，其中通過以下步驟獲得步驟(1)中存在于基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域的染色質(zhì)相互作用差異：

(a)鑒定樣品基因組中處于激活狀態(tài)的啟動(dòng)子和/或增強(qiáng)子的位點(diǎn)；

(b)鑒定所有染色質(zhì)相互作用的發(fā)生區(qū)域；

(c)整合步驟(a)和步驟(b)所獲得的信息，得到位于激活狀態(tài)的啟動(dòng)子和增強(qiáng)子之間存在的染色質(zhì)相互作用，即存在于轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域的染色質(zhì)相互作用；和

(d)將不同樣品之間存在于轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域的染色質(zhì)相互作用進(jìn)行比較，得到存在于基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域的染色質(zhì)相互作用差異。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，其中通過以下步驟獲得步驟(1)中的基因可識(shí)別行為差異：