[發明專利]用于檢測染色質開放位點間染色質相互作用的NicE-C技術

有效

• 申請號: 202110773743.2
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113528612B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 宋曉元;羅正譽;張然;胡騰飛
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C12Q1/6806
• 分類號: C12Q1/6806
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 喬獻麗

本發明提供了檢測染色質開放位點間染色質相互作用的NicE?C方法，其參考了NicE?seq與Hi?C技術，在前期用NicE?seq技術中使用的Nt.CivPII和DNA聚合酶I這兩個酶替代Hi?C技術中使用的限制性內切酶進行染色質切割，從而實現對染色質開放位點的切割。后續參考Hi?C技術等在末端補平(不需在此處加入生物素標記)，加dA尾后通過生物素標記的橋接頭連接來實現對染色質相互作用的捕獲。本發明具有樣品起始細胞量少，操作簡便，信號富集效果好，分辨率高等特點。

技術領域

本發明屬于生物技術領域，具體涉及一種可以在全基因組水平上有效、便捷地捕獲染色質開放位點以及這些染色質開放位點間的染色質相互作用的技術。

背景技術

Hi-C(高通量染色質構象捕獲技術)技術的開發和使用在全基因組水平揭示了不同層次的染色質高級結構，包括染色質隔室(A/B compartments)、染色質拓撲結構域(topologically associated domains)和染色質環(chromatin loops)。其中染色質環的結構可以介導基因啟動子與增強子間的相互作用，從而調控基因的轉錄活動與表達水平。而基因的時空特異性表達在生命過程中具有重要的作用。因此，研究基因時空特異性表達的上游調控機制，即啟動子與增強子間相互作用的動態變化，對于研究生命活動以及疾病發生發展過程中的調控機制而言十分重要。此外，基于ATAC-seq技術(assay fortransposase-accessible chromatin with high-throughput sequencing)等的研究表明活躍的啟動子與增強子通常具有染色質開放的特性。目前基于Hi-C技術或染色質開放性以實現對啟動子-增強子間相互作用的研究技術主要包括啟動子捕獲Hi-C(promoterCapture Hi-C)、OCEAN-C(open chromatin enrichment and network Hi-C)和Trac-looping(transposase-mediated analysis of chromatin looping)。

啟動子捕獲Hi-C技術通過設計針對已知啟動子序列的生物素標記的探針庫來對Hi-C文庫進行篩選(基于堿基互補配對原理)，從而獲得與這些靶標啟動子相關的染色質相互作用的信息。該技術需要針對已知的啟動子進行大量的探針設計工作，生物素標記探針的合成花費大，且需要針對不同物種設計相應的探針庫。花費高昂且耗時耗力。OCEAN-C與Trac-looping均利用了啟動子與增強子具有染色質開放性的特點，通過捕獲開放染色質位點間相互作用的方式來富集啟動子-增強子相互作用。其中OCEAN-C結合了Hi-C與FAIRE-seq(formaldehyde-assisted isolation of regulatory elements)來實現對開放染色質位點間相互作用的捕獲，具體做法是在完成Hi-C連接后，對細胞進行超聲破碎，然后按照FAIRE-seq的方式通過酚氯仿抽提來分離開放的染色質位點，從而獲得開放染色質位點相關的染色質相互作用信息。目前OCEAN-C需要幾百萬(10⁶)的初始細胞投入量，且其對染色質開放位點的富集程度相對較低，獲得的染色質相互作用圖譜的分辨率較低(在1kb分辨率下難以提供有效的信息)。Trac-looping技術則基于ATAC-seq技術利用了Tn5轉座酶可以特異性地識別并切割開放染色質區域的特性，通過特殊設計的二價ME接頭(bivalent MElinker)來實現對開放染色質位點間染色質相互作用的捕獲。Trac-looping對染色質開放位點的富集程度較高，所能得到的染色質相互作用圖譜的分辨率也可以達到1kb。但是Trac-looping技術所需要的細胞起始量高達一億(1x10⁸)，且所獲得的開放染色質位點間染色質相互作用主要集中在20kb以內。