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基于生物信息学的Hi-C研究现状与发展趋势 被引量:5
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作者 吕红强 郝乐乐 +3 位作者 刘二虎 吴志芳 韩九强 刘源 《遗传》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期87-99,共13页
染色体的空间交互作用被视为影响基因表达调控的重要因素,高通量染色体构象捕获(high-throughput chromosome conformation capture,Hi-C)技术已成为3D基因组学中探索染色体空间交互作用的主要实验手段之一。随着Hi-C样本数据的持续累... 染色体的空间交互作用被视为影响基因表达调控的重要因素,高通量染色体构象捕获(high-throughput chromosome conformation capture,Hi-C)技术已成为3D基因组学中探索染色体空间交互作用的主要实验手段之一。随着Hi-C样本数据的持续累积以及分析处理流程复杂度的不断提升,基于生物信息学的Hi-C数据分析对探究基因表达的时空调控机制而言,是机遇也是挑战。本文从生物信息学角度,综合阐述了Hi-C的国内外研究现状及发展动态,包括数据标准化、多级结构分析、数据可视化以及三维建模,重点剖析了多级结构中的A/B区室(A/B compartments)、拓扑相关域(topological associated domains,TADs)和染色质环(chromain looping),在此基础上分析了该方向未来可能的研究热点及发展趋势,以期为将基因表达调控的探索从传统线性空间进一步拓展到三维结构空间提供支持。 展开更多
关键词 3D基因组学 hi-c 生物信息学
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DLO Hi-C染色体构象捕获技术 被引量:1
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作者 林达 洪萍 +1 位作者 李国亮 曹罡 《南京农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期577-579,共3页
基因组三维结构在DNA复制、DNA损伤修复、基因转录调控中扮演着重要的角色。Hi-C是目前研究基因组三维结构的主要手段之一,但是存在背景噪音大、试验成本高、试验流程繁琐,缺乏对随机连接噪音的评价等缺陷,因而限制了三维基因组学的发... 基因组三维结构在DNA复制、DNA损伤修复、基因转录调控中扮演着重要的角色。Hi-C是目前研究基因组三维结构的主要手段之一,但是存在背景噪音大、试验成本高、试验流程繁琐,缺乏对随机连接噪音的评价等缺陷,因而限制了三维基因组学的发展。为此,我们开发了一种简单经济的染色体构象捕获技术,即DLO Hi-C(digestion-ligation-only Hi-C)。该技术去掉了生物素标记的步骤,只需要2轮简单的酶切酶连反应即可构建高质量的DLO Hi-C测序文库。为了评价文库中的随机连接噪音的比例,我们在文库构建步骤中加入了噪音评价的步骤。研究结果显示,与当前的in situ Hi-C等方法比较,我们的DLO Hi-C试验时间短、试验成本低、测序成本低,有更多的有效交互数据。将DLO Hi-C应用于肿瘤细胞系,我们找到了已知和新的基因组结构变异。所以,我们希望DLO Hi-C技术将对研究染色体的三维构象、基因的转录调控及基因组的组装有重要的促进作用。 展开更多
关键词 三维基因组 染色体构象捕获 hi-c DLO hi-c(酶切酶连hi-c) 染色体易位
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Hi-C的干细胞染色质多重相互作用特征分析
3
作者 张峰 刘亚军 +2 位作者 谢建明 孙啸 刘宏德 《生物信息学》 2017年第3期137-141,共5页
染色质高级结构是基因转录调节的重要因素,染色质多重相互作用是高级结构中的一种,是多个(≥3)染色质片段在空间上相互接触而形成的紧凑结构。为了解染色质多重相互作用这类高级结构的特征及其在干细胞中分化中起到的作用,通过对Hi-C数... 染色质高级结构是基因转录调节的重要因素,染色质多重相互作用是高级结构中的一种,是多个(≥3)染色质片段在空间上相互接触而形成的紧凑结构。为了解染色质多重相互作用这类高级结构的特征及其在干细胞中分化中起到的作用,通过对Hi-C数据进行相关分析并计算基因的FPKM表达量,研究了染色质多重相互作用。分析发现:多重相互作用约占所有作用的30%,包含近70%的基因;此类作用区域的高表达基因多于低表达基因;且与组蛋白乙酰化相关性高。在分化过程中,多重作用位点数目和比例减少;位于多重作用区域的基因的表达略有降低;组蛋白乙酰化(H3K27ac和H3K23ac)在多重作用区域的减弱,而组蛋白甲基化(H3K4me3和H3K27me3)倾向于增强。结果表明,染色质多重相互作用是一种广泛存在的染色质高级结构,在干细胞分化中有重要作用,此类结构多具有H3K27ac修饰,调节基因的表达。总之,染色质多重相互作用是一种重要的基因转录调节因素,在细胞分化中具有调控作用。 展开更多
关键词 染色质多重相互作用 hi-c 基因表达 组蛋白修饰
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Hi-C:高通量染色体构象分析技术 被引量:1
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作者 郭晓强 《科学》 2019年第1期15-18,共4页
Hi-C是一种分析染色体空间构象的高通量测序技术,它有助于研究者理解染色体三维空间结构、染色体之间相互作用以及基因表达的空间调控机制,相关结果深化了对组织发育和癌症发生等过程的认识而这种技术的诞生,缘起于科学家对染色体及其... Hi-C是一种分析染色体空间构象的高通量测序技术,它有助于研究者理解染色体三维空间结构、染色体之间相互作用以及基因表达的空间调控机制,相关结果深化了对组织发育和癌症发生等过程的认识而这种技术的诞生,缘起于科学家对染色体及其结构持续不断之探索。 展开更多
关键词 染色体 三维结构 3C技术 hi-c技术 癌症
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全基因组染色质相互作用Hi-C文库制备的优化及其质量控制 被引量:8
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作者 张香媛 何超 +6 位作者 叶丙雨 谢德健 师明磊 张彦 沈文龙 李平 赵志虎 《遗传》 CAS CSCD 北大核心 2017年第9期847-855,共9页
Hi-C(highest-throughput chromosome conformation capture)技术是近年出现的一种研究染色质相互作用的关键技术。该技术步骤多、耗时长,涉及的试剂耗材繁杂,目前常规流程还有较多可以改进优化的步骤。本研究以GM12878细胞为材料,通过... Hi-C(highest-throughput chromosome conformation capture)技术是近年出现的一种研究染色质相互作用的关键技术。该技术步骤多、耗时长,涉及的试剂耗材繁杂,目前常规流程还有较多可以改进优化的步骤。本研究以GM12878细胞为材料,通过优化常规Hi-C实验中的交联、酶切、限制性内切酶的失活、末端生物素标记、原位连接等关键步骤,建立了稳健的Hi-C流程,制备了相应的Hi-C文库。文库经初步的Sanger测序等质量控制以后,两个生物学重复文库进行了高通量测序。测序结果利用生物信息学处理发现:原始测序数据中可比对率和配对率分别达到90%和72%左右。此外,去除自连片段(self-circular ligation)和dangling-ends片段以后,可获得超过96%的有效相互作用对,其中染色体内相互作用数据达到60%。进一步的染色体相互作用热图分析可见清晰拓扑学相关结构域TADs(topologically associated domains),与已发表的文献报道一致。而两次生物学重复之间的相关性分析则表明bin coverage和all bin pairs的相关性都极强。上述结果表明通过对常规Hi-C流程关键步骤的优化,本研究建立了高效、稳健、可靠的Hi-C流程,对Hi-C技术的进一步使用与推广具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 hi-c技术 染色质相互作用 高通量测序
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染色质构象解析技术——Hi-C及染色质构象信息提取 被引量:6
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作者 胡文桥 侯越 +2 位作者 张峰 刘宏德 孙啸 《基因组学与应用生物学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第11期2319-2327,共9页
真核生物染色质在核内的空间组织形式能影响DNA的空间分布,因而对基因转录、DNA复制等生物学过程具有调节作用。目前对这种空间上高度有序的基因组结构的认识还是粗糙的、碎片式的和不完整的。近年,利用染色质构象捕获技术发展起来的衍... 真核生物染色质在核内的空间组织形式能影响DNA的空间分布,因而对基因转录、DNA复制等生物学过程具有调节作用。目前对这种空间上高度有序的基因组结构的认识还是粗糙的、碎片式的和不完整的。近年,利用染色质构象捕获技术发展起来的衍生技术——Hi-C技术,是一种研究全基因组范围的染色质相互作用以及探明全基因组的三维结构的分析技术。利用Hi-C技术能够对染色质内部或所有染色质之间的相互作用进行精细分析,从而把基因表达调控引入到空间的、全局性的研究层面,为全面解析与DNA有关的生物学过程的机理开启新的契机。本文主要阐述染色质构象解析技术Hi-C的实验原理、数据处理以及染色质构象信息提取,包括染色质内相互作用情况分析、全基因组基因活性分类、拓扑关联结构域(TAD)和染色质环(chromatin loop),介绍染色质构象信息与基因调控研究方面的国际前沿进展。 展开更多
关键词 染色质构象捕获 hi-c 染色质相互作用 拓扑关联结构域 染色质环
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基于Hi-c数据的酵母染色体三维结构重构
7
作者 丰继华 牟锦 郭亚茹 《生物信息学》 2019年第3期182-188,共7页
通过染色体交互频率数据(Hi-c)来预测染色体三维空间结构是近年表观遗传研究热点。研究表明染色体三维空间结构在生物基因表达、调控等方面起到重要作用,对其进行三维重构是研究细胞代谢过程的基本途径。针对酵母Hi-c数据在不同染色体... 通过染色体交互频率数据(Hi-c)来预测染色体三维空间结构是近年表观遗传研究热点。研究表明染色体三维空间结构在生物基因表达、调控等方面起到重要作用,对其进行三维重构是研究细胞代谢过程的基本途径。针对酵母Hi-c数据在不同染色体所呈现出的统计特征,拟合出每条染色体交互频率数据分布的数学模型,然后利用梯度上升迭代算法预测并重构其三维结构,并给出模型评估指标。实验结果表明,模型具有较高可重复性和预测精确度。 展开更多
关键词 hi-c数据 三维结构 梯度上升算法
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Hi-C技术在三维基因组学和疾病致病机理研究中的应用 被引量:1
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作者 王舜泽 江丰 +2 位作者 朱东丽 杨铁林 郭燕 《遗传》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期279-294,共16页
三维基因组学在基因组序列、基因结构及其调控元件的基础上对细胞核内的染色质的三维空间结构进行研究。染色体的空间交互作用是基因表达调控的重要因素,随着高通量染色体构象捕获(high-throughput chromosome conformation capture,Hi... 三维基因组学在基因组序列、基因结构及其调控元件的基础上对细胞核内的染色质的三维空间结构进行研究。染色体的空间交互作用是基因表达调控的重要因素,随着高通量染色体构象捕获(high-throughput chromosome conformation capture,Hi-C)技术及其衍生技术的出现和快速发展,借助Hi-C技术获取高通量三维基因组学数据,对基因表达调控等生物过程进行研究,已成为揭示细胞深层机制、阐明疾病致病机理的重要手段。本文在介绍三维基因组的发展历程和研究技术的基础上,重点总结了近年来Hi-C技术在多种疾病研究、特别是致病机理阐释方面的应用和成果,为深入理解三维基因组学在构建全局基因调控图谱、挖掘疾病致病机理方面的应用提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 hi-c 三维基因组学 染色质结构 基因表达调控
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使用深层卷积神经网络提高Hi-C数据分辨率 被引量:1
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作者 程哲 白茜 +2 位作者 张浩 王世普 梁宇 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2020年第S01期70-74,共5页
Hi-C技术是一种测量整个基因组中所有成对交互的频率的技术,已成为研究基因组3D结构最流行的工具之一。通常情况下,基于Hi-C数据的研究需要测序大量的染色体数据,而测序深度较低的Hi-C数据虽然成本较低,但不足以提供充足的生物学信息给... Hi-C技术是一种测量整个基因组中所有成对交互的频率的技术,已成为研究基因组3D结构最流行的工具之一。通常情况下,基于Hi-C数据的研究需要测序大量的染色体数据,而测序深度较低的Hi-C数据虽然成本较低,但不足以提供充足的生物学信息给后续研究。由于Hi-C数据包含了类似的子模式,且一定区域内具有数据连续性,因此可以被预测。文中探究了基于卷积神经网络模型的改进方法,该模型以更大的范围预测核心的Hi-C数值,并扩展卷积神经网络的深度和感受野,通过1/16的原始测序读数,预测出Hi-C数据的原始测序读数。实验结果以皮尔森相关系数和斯皮尔曼相关系数衡量,并使用Fit-Hi-C分析明显的相互作用对,以及通过调用ChromHMM标记的染色质状态区域进行染色质状态分析。实验结果表明,预测结果不仅在数值分布规律上接近,而且在位点互作信息和染色质状态等方面也比低分辨率Hi-C数据更加可靠。 展开更多
关键词 hi-c技术 超分辨率 卷积神经网络 生物信息学 深度学习
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基于Hi-C技术哺乳动物三维基因组研究进展 被引量:9
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作者 宁椿游 何梦楠 +3 位作者 唐茜子 朱庆 李明洲 李地艳 《遗传》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期215-233,共19页
基因组DNA在细胞核中并不是呈线性的一字排列,而是以三维结构高度折叠并浓缩成染色质的方式储存于核内,具有特定的高级空间结构和构象。高通量染色体构象捕获(high-througnput chromosome conformationcapture, Hi-C)技术于2009年首次... 基因组DNA在细胞核中并不是呈线性的一字排列,而是以三维结构高度折叠并浓缩成染色质的方式储存于核内,具有特定的高级空间结构和构象。高通量染色体构象捕获(high-througnput chromosome conformationcapture, Hi-C)技术于2009年首次被提出,目前已得到大规模运用,使得人们对于三维基因组学有了更深刻的认识。研究表明,哺乳动物基因组三维层级结构单元由大到小依次为染色体疆域(chromosome territory, CT)、染色质区室(chromatin compartment A/B)、拓扑关联结构域(topological associated domain, TAD)和染色质环(chromatin loop),这些层级结构单元在基因转录和表达调控过程中发挥着重要作用。本文基于Hi-C技术从染色质的三维层级结构划分、构象单元作用以及三维基因组在发育、疾病等方面的应用进行阐述,旨在为更深入地了解哺乳动物三维基因组学研究提供参考。 展开更多
关键词 三维基因组学 染色质空间构象 hi-c技术 基因表达调控
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基于原位Hi-C技术对人肝细胞癌细胞系PLC/PRF/5和正常人肝细胞系L02的三维基因组对比测序分析(英文)
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作者 胡昊麟 柴小强 +2 位作者 王立勇 蔡加彬 蓝斐 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期331-341,共11页
肝细胞癌(Hepatocellular carcinoma,HCC)的肿瘤发生是基因组突变和表观遗传修饰变化积累的结果,但是HCC发生过程中的三维基因组构造变化仍然缺乏研究。基于此,在人源HCC细胞系PLC/PRF/5和人源正常肝细胞系L02中进行了原位Hi-C分析,并... 肝细胞癌(Hepatocellular carcinoma,HCC)的肿瘤发生是基因组突变和表观遗传修饰变化积累的结果,但是HCC发生过程中的三维基因组构造变化仍然缺乏研究。基于此,在人源HCC细胞系PLC/PRF/5和人源正常肝细胞系L02中进行了原位Hi-C分析,并辅以转录组测序以及SMC3/CTCF/H3K27ac的染色质免疫共沉淀测序分析,借此比较两细胞系的三维基因组差异。结果显示,相较于正常肝细胞系,在PLC/PRF/5中发生了显著的染色体结构区域(Compartment)转换、三维拓扑结构域(Topologically associating domains,TAD)滑动和染色质环(Loop)的变化。以上这些染色质空间结构的差异与HCC细胞系中肿瘤特异性基因表达和启动子开放性增高具有相关性。因此,在PLC/PRF/5细胞系中的染色质三维结构差异可能在HCC肿瘤发生的表观遗传学机制中具有重要作用。 展开更多
关键词 肝细胞癌 三维基因组 原位hi-c 染色质拓扑结构域 染色质环
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基于Hi-C数据的染色体三维分析计算方法
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作者 黄月月 丰继华 +2 位作者 刘珂 牟锦 郭亚茹 《基因组学与应用生物学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1588-1594,共7页
真核生物的染色质在细胞核中高度折叠且有序排列,这种三维结构对基因转录和DNA复制等细胞功能发挥至关重要。近年来Hi-C数据的涌现,使得研究染色质三维交互作用及其空间结构成为了可能。自2009年Hi-C被开发以来,已经出现了许多用于处理H... 真核生物的染色质在细胞核中高度折叠且有序排列,这种三维结构对基因转录和DNA复制等细胞功能发挥至关重要。近年来Hi-C数据的涌现,使得研究染色质三维交互作用及其空间结构成为了可能。自2009年Hi-C被开发以来,已经出现了许多用于处理Hi-C数据的生物信息学工具,从原始序列比对到接触矩阵的可视化,均提供了系统的Hi-C数据处理过程或解决某一个特定问题的方法。本研究全面介绍了传统的Hi-C数据处理工作流程,以及近十年来新兴的Hi-C数据处理工具以及其未来发展方向。 展开更多
关键词 hi-c数据 染色体三维分析 染色质相互作用
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Improved Gossypium raimondii genome using a Hi-C-based proximity-guided assembly
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作者 YANG Qiuhong ZUO Dongyun +8 位作者 CHENG Hailiang ZHANG Youping WANG Qiaolian JAVARIA Ashraf FENG Xiaoxu LI Simin CHEN Xiaoqin LIU Shang SONG Guoli 《Journal of Cotton Research》 2021年第3期261-267,共7页
Introduction:Genome sequence plays an important role in both basic and applied studies.Gossypium raimondii,the putative contributor of the D subgenome of upland cotton(G.hirsutum,highlights the need to improve the gen... Introduction:Genome sequence plays an important role in both basic and applied studies.Gossypium raimondii,the putative contributor of the D subgenome of upland cotton(G.hirsutum,highlights the need to improve the genome quality rapidly and efficiently.Methods:We performed Hi-C sequencing of G.raimondii and reassembled its genome based on a set of new Hi-C data and previously published scaffolds.We also compared the reassembled genome sequenee with the previously published G raimondii genomes for gene and genome sequence collinearity.Result:A total of 9842%of scaffold sequences were clustered successfully,among which 99.72%of the clustered sequences were ordered and 99.92%of the ordered sequences were oriented with high-quality.Further evaluation of results by heat-map and collinearity analysis revealed that the current reassembled genome is significantly improved than the previous one(Nat Genet 44:98-1103,2012).Conclusion:This improvement in G raimondii genome not only provides a better reference to increase study efficiency but also offers a new way to assemble cotton genomes.Furthermore,Hi-C data of G.raimondii may be used for 3D structure research or regulating analysis. 展开更多
关键词 Gossypium raimondii hi-c Genome assembly Heatmap and collinearity
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The Bioinformatic Applications of Hi-C and Linked Reads
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作者 Libo Jiang Michael A.Quail +6 位作者 Jack Fraser-Govil Haipeng Wang Xuequn Shi Karen Oliver Esther Mellado Gomez Fengtang Yang Zemin Ning 《Genomics, Proteomics & Bioinformatics》 SCIE CAS CSCD 2024年第4期11-30,共20页
Long-range sequencing grants insight into additional genetic information beyond what can be accessed by both short reads and modern longread technology.Several new sequencing technologies,such as“Hi-C”and“Linked Re... Long-range sequencing grants insight into additional genetic information beyond what can be accessed by both short reads and modern longread technology.Several new sequencing technologies,such as“Hi-C”and“Linked Reads”,produce long-range datasets for high-throughput and high-resolution genome analyses,which are rapidly advancing the field of genome assembly,genome scaffolding,and more comprehensive variant identification.In this review,we focused on five major long-range sequencing technologies:high-throughput chromosome conformation capture(Hi-C),10X Genomics Linked Reads,haplotagging,transposase enzyme linked long-read sequencing(TELL-seq),and singletube long fragment read(stLFR).We detailed the mechanisms and data products of the five platforms and their important applications,evaluated the quality of sequencing data from different platforms,and discussed the currently available bioinformatics tools.This work will benefit the selection of appropriate long-range technology for specific biological studies. 展开更多
关键词 Long-range NGS reads hi-c Linked Reads Genome assembly Quality assessment.
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DiffGR:Detecting Differentially Interacting Genomic Regions from Hi-C Contact Maps
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作者 Huiling Liu Wenxiu Ma 《Genomics, Proteomics & Bioinformatics》 SCIE CAS CSCD 2024年第2期143-155,共13页
Recent advances in high-throughput chromosome conformation capture(Hi-C)techniques have allowed us to map genome-wide chromatin interactions and uncover higher-order chromatin structures,thereby shedding light on the ... Recent advances in high-throughput chromosome conformation capture(Hi-C)techniques have allowed us to map genome-wide chromatin interactions and uncover higher-order chromatin structures,thereby shedding light on the principles of genome architecture and functions.However,statistical methods for detecting changes in large-scale chromatin organization such as topologically associating domains(TADs)are still lacking.Here,we proposed a new statistical method,DiffGR,for detecting differentially interacting genomic regions at the TAD level between Hi-C contact maps.We utilized the stratum-adjusted correlation coefficient to measure similarity of local TAD regions.We then developed a nonparametric approach to identify statistically significant changes of genomic interacting regions.Through simulation studies,we demonstrated that DiffGR can robustly and effectively discover differential genomic regions under various conditions.Furthermore,we successfully revealed cell type-specific changes in genomic interacting regions in both human and mouse Hi-C datasets,and illustrated that DiffGR yielded consistent and advantageous results compared with state-of-the-art differential TAD detection methods.The DiffGR R package is published under the GNU General Public License(GPL)≥2 license and is publicly available at https://github.com/wmalab/DiffGR. 展开更多
关键词 hi-c Differential analysis Topologically associating domain Stratum-adjusted correlation coefficient Nonparametric method
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Effectiveness of machine learning at modeling the relationship between Hi-C data and copy number variation
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作者 Yuyang Wang Yu Sun +11 位作者 Zeyu Liu Bijia Chen Hebing Chen Chao Ren Xuanwei Lin Pengzhen Hu Peiheng Jia Xiang Xu Kang Xu Ximeng Liu Hao Li Xiaochen Bo 《Quantitative Biology》 CAS CSCD 2024年第3期231-244,共14页
Copy number variation(CNV)refers to the number of copies of a specific sequence in a genome and is a type of chromatin structural variation.The development of the Hi-C technique has empowered research on the spatial s... Copy number variation(CNV)refers to the number of copies of a specific sequence in a genome and is a type of chromatin structural variation.The development of the Hi-C technique has empowered research on the spatial structure of chromatins by capturing interactions between DNA fragments.We utilized machine-learning methods including the linear transformation model and graph convolutional network(GCN)to detect CNV events from Hi-C data and reveal how CNV is related to three-dimensional interactions between genomic fragments in terms of the one-dimensional read count signal and features of the chromatin structure.The experimental results demonstrated a specific linear relation between the Hi-C read count and CNV for each chromosome that can be well qualified by the linear transformation model.In addition,the GCN-based model could accurately extract features of the spatial structure from Hi-C data and infer the corresponding CNV across different chromosomes in a cancer cell line.We performed a series of experiments including dimension reduction,transfer learning,and Hi-C data perturbation to comprehensively evaluate the utility and robustness of the GCN-based model.This work can provide a benchmark for using machine learning to infer CNV from Hi-C data and serves as a necessary foundation for deeper understanding of the relationship between Hi-C data and CNV. 展开更多
关键词 copy number variant deep learning graph convolution network hi-c
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自闭症与染色质三维结构关系的研究进展
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作者 高海明 张媛媛 何蓉 《生物技术进展》 2025年第3期418-425,共8页
自闭症谱系障碍(autism spectrum disorder,ASD)是一种发病率在1%~2%的复杂神经系统疾病,其发病具有显著的遗传异质性。三维基因组学研究揭示了染色质空间拓扑结构的动态调控在ASD病理机制中的核心作用,尤其是拓扑关联结构域(topologica... 自闭症谱系障碍(autism spectrum disorder,ASD)是一种发病率在1%~2%的复杂神经系统疾病,其发病具有显著的遗传异质性。三维基因组学研究揭示了染色质空间拓扑结构的动态调控在ASD病理机制中的核心作用,尤其是拓扑关联结构域(topologically associated domains,TADs)的边界破坏或内部互作紊乱,可通过表观遗传重编程导致神经发育关键基因的时空表达失调。然而,目前对ASD相关三维基因组变异尚未得到系统性解析以及现有临床诊断体系缺乏对三维基因组标志物的整合应用。系统综述了TADs介导的染色质区室化调控在ASD神经发展中的分子机制,总结了高通量染色体构象捕获技术(high-throughput chromosome conformation capture,Hi-C)及其衍生方法在ASD三维表观基因组图谱构建中的技术创新,以期为ASD的早期分子分型及靶向治疗提供理论支撑和技术范式。 展开更多
关键词 染色质三维结构 自闭症谱系障碍 拓扑关联结构域 非编码区变异 hi-c技术
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家养动物空间基因组学研究进展
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作者 常江浩 黄永震 +4 位作者 岳怡冰 张国文 高雪 雷初朝 张君 《中国牛业科学》 2025年第3期66-71,共6页
介绍了空间基因组学的基本概念及其在家养动物研究中的应用价值,简述了染色体构象捕获(chromosome conformation capture,3C)技术、高通量染色体构象捕获(high-throughput chromosome conformation capture,Hi-C)技术、荧光原位杂交(flu... 介绍了空间基因组学的基本概念及其在家养动物研究中的应用价值,简述了染色体构象捕获(chromosome conformation capture,3C)技术、高通量染色体构象捕获(high-throughput chromosome conformation capture,Hi-C)技术、荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)、超分辨成像和原位测序等技术的研究原理及其进展,回顾了上述技术在揭示基因组三维构象与基因调控、细胞代谢及疾病机制中的作用,分析了空间基因组学在家养动物(如牛、羊、猪、鸡)中的具体应用,例如Hi-C技术解析牛肌肉发育的染色质动态重组,以及FISH技术助力猪胚胎发育的空间基因组重编程研究。指出尽管数据处理复杂和技术要求高,空间基因组学仍为家畜遗传改良和疾病治疗提供了全新视角,未来可通过提升技术分辨率和降低成本,进一步拓展其在家畜育种中的应用。分析表明,空间基因组学不仅深化了对家养动物遗传机制的理解,还为高产、抗病品种选育提供了新策略。 展开更多
关键词 家养动物 空间基因组学 三维基因组构象 高通量染色体构象捕获(hi-c)技术 遗传改良
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猪白色与米色脂肪细胞的三维基因组结构解析
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作者 蒋一帆 李昊星 +2 位作者 林育 张治华 王彦芳 《畜牧兽医学报》 北大核心 2025年第11期5433-5448,共16页
旨在从三维基因组层面探究猪白色与米色脂肪细胞的差异,并鉴定出两种脂肪细胞的特异性启动子-增强子互作(promoter-enhancer interactions, PEIs),筛选出促进猪米色脂肪细胞分化的关键增强子。本研究分化了猪白色与米色脂肪细胞,利用高... 旨在从三维基因组层面探究猪白色与米色脂肪细胞的差异,并鉴定出两种脂肪细胞的特异性启动子-增强子互作(promoter-enhancer interactions, PEIs),筛选出促进猪米色脂肪细胞分化的关键增强子。本研究分化了猪白色与米色脂肪细胞,利用高通量染色体构象捕获(high-throughput chromosome conformation capture, Hi-C)技术比对了两种脂肪细胞在染色质区室、拓扑关联结构域(TADs)以及染色质环(loops)的差异,对猪白色与米色脂肪细胞的三维基因组构象进行详细解析;结合全基因组H3K27ac与H3K4me3的ChIP-seq数据鉴定两种脂肪细胞的PEIs,筛选促进猪米色脂肪细胞分化的潜在增强子,构建双荧光素酶载体验证增强子活性。Hi-C数据展示了两种脂肪细胞的三维基因组结构差异,有5%的基因组区域存在染色质区室状态的不同,鉴定到白色脂肪细胞特异性TADs 1 923个,特异性loops 12 920个;米色脂肪细胞特异性TADs 2 010个,特异性loops 9 526个。ChIP-seq结果显示鉴定到白脂特异性PEIs 795个,米脂特异性PEIs 737个。结合转录组数据,筛选出在米脂中特异性高表达且存在特异性PEIs基因的增强子作为促进米色脂肪分化的关键增强子。进一步,构建了TMEM100基因525 bp与AMCF-II基因200 bp潜在增强子片段的双荧光素酶报告质粒,荧光素酶活性检测结果显示,两个基因的潜在增强子片段对报告质粒荧光活性有显著上调作用(P<0.05)。本研究构建了猪白色与米色脂肪细胞的三维基因组图谱,揭示了两种脂肪细胞间的染色质空间结构差异,初步验证了TMEM100与AMCF-II基因的增强子活性,提示TMEM100与AMCF-II基因的增强子可能通过PEIs调控进而促进猪米色脂肪细胞分化。 展开更多
关键词 米色脂肪细胞 hi-c 三维基因组 增强子
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基于Hi-C技术识别基因组结构变异及其在肿瘤研究中的应用 被引量:2
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作者 刘聪 张治华 《中国科学:生命科学》 CSCD 北大核心 2020年第5期506-523,共18页
基因组结构变异是多种肿瘤发生的重要驱动因素.虽然目前有基于核型分析、PCR免疫荧光和芯片杂交以及高通量测序等技术可用于基因组结构变异的检测,但由于技术的局限性,现今仍缺乏被广泛认可的基因组结构变异检测方法和相应的分析工具.... 基因组结构变异是多种肿瘤发生的重要驱动因素.虽然目前有基于核型分析、PCR免疫荧光和芯片杂交以及高通量测序等技术可用于基因组结构变异的检测,但由于技术的局限性,现今仍缺乏被广泛认可的基因组结构变异检测方法和相应的分析工具.在肿瘤样本中检测基因组结构变异更是面临严峻的挑战.近20年来,染色体构象捕获技术及其衍生的高通量技术Hi-C等,已经为三维基因组结构的解析提供了大量的组学数据.基因组结构变异通常引起三维基因组空间图谱的异常,通过Hi-C图谱的异常来检测结构变异成为一个新的研究方向.基于Hi-C技术的检测方法有其独特的优势,如可以比较准确地检测位于基因组上重复序列区域的结构变异,但也存在一定的局限性,如不能检测小的结构变异等.本文系统回顾了基因组结构变异的主要研究方法、工具及相应的原理等,并重点讨论了运用Hi-C技术检测结构变异的基本原理、技术优势和局限性,最后介绍了该技术在肿瘤研究中的实际应用. 展开更多
关键词 hi-c 基因组结构变异 三维基因组
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