任兵教授最新《Nature》：基因组新图谱

来自加州大学圣地亚哥分校Ludwig癌症研究所的研究人员发表了题为“A high-resolution map of the three-dimensional chromatin interactome in human cells”的文章，利用一种新型全基因组3C分析技术，获得了人体细胞染色质相互作用组的高分辨率基因组图谱。这一研究成果公布在今天（11月14日）的Nature杂志上。

领导这一研究的是加州大学圣地亚哥分校的任兵（Bing Ren）教授，其早年毕业于中国科技大学，现为加州大学圣地亚哥分校Ludwig癌症研究所基因调控实验室主任，主要从事哺乳动物细胞基因调控网络分析及细胞表观遗传学调控机制的研究。

虽然十年前我们就获得了人类基因组序列的线性图谱，但是对于其空间组织的破译，还才刚刚起步。最近的研究表明，远程基因组元件，如增强子和启动子，能通过染色质相互作用被带入其它区域，调控临近位置的基因转录。这打破了我们之前对于基因调控的理解，也指出了三维染色质结构的重要性。

在分析基因组中这些元件远程相互作用方面，有一种新技术逐渐受到重视，那就是染色体构象捕获（3C）技术，这种技术正在改变我们对于基因组空间组织构架的理解。然而目前推测染色质相互作用，却受限于两个方面的困难：其一是生成高分辨率信号，其二是从多个背景来源中分辨信号。

在这篇文章中，研究人员采用了一种全基因组3C分析技术：Hi-C，完成了人成纤维细胞综合染色质相互作用基因组图谱。这勾画出了全新染色质三维图谱，将有助于分析靶基因转录调控重要机制。

Hi-C是一种3C衍生技术，基于交联DNA与生物素linker的邻近连接，能够拉下（pull down）片段，接着进行高通量测序。从800万个读取对中，研究人员能产生了基因组范围的接触模型，分辨率在1 MB。

利用这种技术，研究人员以5-10 kb的分辨率，确定了超过一百万远距离的染色质相互作用，并针对不同基因组特征类型揭示了染色质组织的通用规律。

而且出乎研究人员意料的是，在分析TNF-α信号启动子-增强子动力学特征过程中，他们发现TNF-α应答增强子在信号发出前就已经与其靶标启动子进行了相互作用。这些预先就存在的染色质循环反馈同样也出现在其它细胞外信号中。

这些研究结果表明染色质三维图谱虽然之前是建立在某种特定细胞类型的基础上，但是是相对稳定的，并通过广泛的转录激活因子影响着靶基因的选择和活性。

此外近期华盛顿大学的研究人员也利用Hi-C技术，开发出了LACHESIS程序，沿着染色体将基因组序列分配、排列和定位到它们的正确位置，包括靠近着丝粒的DNA。将这种新方法与其它便宜的、广泛应用的测序方法相结合，产生了在染色体规模上的人、鼠和果蝇的基因组组装。