[发明专利]用于检测染色质开放位点间染色质相互作用的NicE-C技术

说明书

本发明提供了检测染色质开放位点间染色质相互作用的NicE‑C方法，其参考了NicE‑seq与Hi‑C技术，在前期用NicE‑seq技术中使用的Nt.CivPII和DNA聚合酶I这两个酶替代Hi‑C技术中使用的限制性内切酶进行染色质切割，从而实现对染色质开放位点的切割。后续参考Hi‑C技术等在末端补平(不需在此处加入生物素标记)，加dA尾后通过生物素标记的桥接头连接来实现对染色质相互作用的捕获。本发明具有样品起始细胞量少，操作简便，信号富集效果好，分辨率高等特点。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种可以在全基因组水平上有效、便捷地捕获染色质开放位点以及这些染色质开放位点间的染色质相互作用的技术。

背景技术

Hi-C(高通量染色质构象捕获技术)技术的开发和使用在全基因组水平揭示了不同层次的染色质高级结构，包括染色质隔室(A/B compartments)、染色质拓扑结构域(topologically associated domains)和染色质环(chromatin loops)。其中染色质环的结构可以介导基因启动子与增强子间的相互作用，从而调控基因的转录活动与表达水平。而基因的时空特异性表达在生命过程中具有重要的作用。因此，研究基因时空特异性表达的上游调控机制，即启动子与增强子间相互作用的动态变化，对于研究生命活动以及疾病发生发展过程中的调控机制而言十分重要。此外，基于ATAC-seq技术(assay fortransposase-accessible chromatin with high-throughput sequencing)等的研究表明活跃的启动子与增强子通常具有染色质开放的特性。目前基于Hi-C技术或染色质开放性以实现对启动子-增强子间相互作用的研究技术主要包括启动子捕获Hi-C(promoterCapture Hi-C)、OCEAN-C(open chromatin enrichment and network Hi-C)和Trac-looping(transposase-mediated analysis of chromatin looping)。

启动子捕获Hi-C技术通过设计针对已知启动子序列的生物素标记的探针库来对Hi-C文库进行筛选(基于碱基互补配对原理)，从而获得与这些靶标启动子相关的染色质相互作用的信息。该技术需要针对已知的启动子进行大量的探针设计工作，生物素标记探针的合成花费大，且需要针对不同物种设计相应的探针库。花费高昂且耗时耗力。OCEAN-C与Trac-looping均利用了启动子与增强子具有染色质开放性的特点，通过捕获开放染色质位点间相互作用的方式来富集启动子-增强子相互作用。其中OCEAN-C结合了Hi-C与FAIRE-seq(formaldehyde-assisted isolation of regulatory elements)来实现对开放染色质位点间相互作用的捕获，具体做法是在完成Hi-C连接后，对细胞进行超声破碎，然后按照FAIRE-seq的方式通过酚氯仿抽提来分离开放的染色质位点，从而获得开放染色质位点相关的染色质相互作用信息。目前OCEAN-C需要几百万(10⁶)的初始细胞投入量，且其对染色质开放位点的富集程度相对较低，获得的染色质相互作用图谱的分辨率较低(在1kb分辨率下难以提供有效的信息)。Trac-looping技术则基于ATAC-seq技术利用了Tn5转座酶可以特异性地识别并切割开放染色质区域的特性，通过特殊设计的二价ME接头(bivalent MElinker)来实现对开放染色质位点间染色质相互作用的捕获。Trac-looping对染色质开放位点的富集程度较高，所能得到的染色质相互作用图谱的分辨率也可以达到1kb。但是Trac-looping技术所需要的细胞起始量高达一亿(1x10⁸)，且所获得的开放染色质位点间染色质相互作用主要集中在20kb以内。