拟南芥in situ Hi-C实验开发及应用

论文摘要

三维基因组学（Three-Dimensional Genomics,3D Genomics）是一门研究染色质的空间结构与功能的新兴学科,对于解析基因组折叠机制、基因功能、非编码DNA元件或基因挖掘等起到重要作用。In situ Hi-C是改良的高通量染色质捕获技术（High-throughput chromosome conformation capture,Hi-C）,通过保证实验前期细胞核的完整性,相比较传统Hi-C而言能有效减少实验背景噪声,提高交互矩阵分辨率。Insitu Hi-C最初是针对人类、小鼠等动物细胞研究开发的技术,但由于植物细胞存在细胞壁从而难以获得完整的细胞核,使其应用受到限制。本研究不仅通过温和的方式去掉细胞壁,将in situ Hi-C应用于模式植物拟南芥中,并针对实验过程的酶切条件、建库、细胞数量等关键步骤进行改进,优化了原始的Hi-C实验流程。首先,传统Hi-C技术使用6位酶切位点限制性内切酶（6-位酶）进行酶切,酶切位点少,本实验改用4-位酶能有效增加片段丰富度。其次,在传统建库中先捕获300-500 bp片段再进行建库,有效交互少,本研究改进建库流程,保留了更多有效交互。结果显示,本实验相比较传统Hi-C数据有效利用率的12.14%提升至47.34%。同时,通过对1×10^4和5×10^5的细胞进行对比实验,从而探究细胞数量对数据利用率的影响。此外,本课题组实现了 1×10^4细胞量的in situ Hi-C实验,为某些特殊时期或特殊材料的少量细胞in situ Hi-C实验提供了可能性。ICK（Inhibitor of Cyclin-Dependent Kinase）是植物中抑制细胞周期相关激酶活性的一类抑制因子,ick5s及ick7s是T-DNA插入造成ICK功能缺失的材料,本研究基于in situ Hi-C对拟南芥野生型Col-0、ick5s及ick7s展开了三维基因组结构的差异分析。首先,材料间染色质全局交互矩阵相关性高及A/B compartment分布与基因密度对比基本相同,验证了实验的可靠性。其次,三种材料染色质结构差异区域的交互强弱和基因表达量具有相同趋势。最后,差异表达显著的基因主要富集在生长物质调节及代谢速度相关的通路上,与实验材料具有一致性。综上,本课题借助改实验流程有效地提高了数据利用率,并成功探究了 T-DNA插入造成染色质三维结构变异从而影响基因表达的过程。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张蕾

导师: 杨庆勇

关键词: 染色质交互

来源: 华中农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,生物学

单位: 华中农业大学

分类号: Q943.2

DOI: 10.27158/d.cnki.ghznu.2019.000840

总页数: 67

文件大小: 6194K

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标签：染色质交互论文;