Name: hi-c: a method to study the three-dimensional architecture of genomes.
Uploaded: 2010-05-06T17:00:00
Duration: 22 min 27 s
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Wir danken A. Kosmrlj für Diskussionen und Code; AP Aiden, XR Bao, M. Brenner, D. Galas, W. Gosper, A. Jaffer, A. Melnikov, A. Miele, G. Giannoukos, C. Nusbaum, AJM Walhout , L. Wood, und K. Zeldovich für Diskussionen, und L. Gaffney und B. Wong Hilfe mit Visualisierung. Unterstützt durch eine Fannie und John Hertz-Stiftung Promotionsstipendium, ein National Defense Science and Engineering Graduate Fellowship, ein NSF Promotionsstipendium, das National Space Biomedical Research Institute, und gewähre keine. T32 HG002295 vom National Human Genome Research Institute (NHGRI) (EL); i2b2 (Informatik für die Integration von Biologie und der Bedside), der NIH-unterstützten Center for Biomedical Computing an der Brigham and Women s Hospital (LAM), Grant No. HG003143 vom NHGRI und ein Keck Foundation aufstrebenden Young Scholar Award (JD). Raw und kartiert Hallo-C-Sequenz-Daten an die GEO-Datenbank (hinterlegt worden <a href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/">www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/</a> ), Beitritt nein. GSE18199. Weitere Visualisierungen sind verfügbar unter <a href="http://hic.umassmed.edu">http://hic.umassmed.edu</a> .

<ol>
	<li>Lieberman-Aiden, E., Van Berkum, N. L., Williams, L., Imakaev, M., Ragoczy, T., Telling, A., Amit, I., Lajoie, B. R., Sabo, P. J., Dorschner, M. O., Sandstrom, R., Bernstein, B., Bender, M. A., Groudine, M., Gnirke, A., Stamatoyannopoulos, J., Mirny, L. A., Lander, E. S., Dekker, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comprehensive+mapping+of+long-range+interactions+reveals+folding+principles+of+the+human+genome.">Comprehensive mapping of long-range interactions reveals folding principles of the human genome.</a> Science. 326, 289-293 (2009).</li><li>Kosak, S. T., Groudine, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Form+follows+function:+the+genomic+organization+of+cellular+differentiation.">Form follows function: the genomic organization of cellular differentiation.</a> Genes and Dev. 18, 1371-1384 (2004).</li><li>Misteli, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Beyond+the+sequence:+cellular+organization+of+genome+function.">Beyond the sequence: cellular organization of genome function.</a> Cell. 128, 787-800 (2007).</li><li>Dekker, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+Regulation+in+the+Third+Dimension.">Gene Regulation in the Third Dimension.</a> Science. 319, 1793-1794 (2008).</li><li>Cremer, T., Cremer, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chromosome+territories,+nuclear+architecture+and+gene+regulation+in+mammalian+cells.">Chromosome territories, nuclear architecture and gene regulation in mammalian cells.</a> Nat Rev Genet. 2, 292-301 (2001).</li><li>Sexton, T., Schober, H., Fraser, P., Gasser, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+regulation+through+nuclear+organization.">Gene regulation through nuclear organization.</a> Nat Struct and Mol Biol. 14, 1049-1055 (2007).</li><li>Dekker, J., Rippe, K., Dekker, M., Kleckner, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capturing+Chromosome+Conformation.">Capturing Chromosome Conformation.</a> Science. 295, 1306-1311 (2002).</li><li>Zhao, Z., Tavoosidana, G., Sj&#246;linder, M., G&#246;nd&#246;r, A., Mariano, P., Wang, S., Kanduri, C., Lezcano, M., Sandhu, K. S., Singh, U., Pant, V., Tiwari, V., Kurukuti, S., Ohlsson, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Circular+chromosome+conformation+capture+(4C)+uncovers+extensive+networks+of+epigenetically+regulated+intra-+and+interchromosomal+interactions.">Circular chromosome conformation capture (4C) uncovers extensive networks of epigenetically regulated intra- and interchromosomal interactions.</a> Nat Genet. 38, 1341-1347 (2006).</li><li>Simonis, M., Klous, P., Splinter, E., Moshkin, Y., Willemsen, R., de Wit, E., van Steensel, B., de Laat, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nuclear+organization+of+active+and+inactive+chromatin+domains+uncovered+by+chromosome+conformation+capture-on-chip+(4C)+uncovers+extensive+networks+of+epigenetically+regulated+intra-+and+interchromosomal+interactions.">Nuclear organization of active and inactive chromatin domains uncovered by chromosome conformation capture-on-chip (4C) uncovers extensive networks of epigenetically regulated intra- and interchromosomal interactions.</a> Nat Genet. 38, 1348-1354 (2006).</li><li>Dostie, J., Richmond, T. A., Arnaout, R. A., Selzer, R. R., Lee, W. L., Honan, T. A., Rubio, E. D., Krumm, A., Lamb, J., Nusbaum, C., Green, R. D., Dekker, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chromosome+Conformation+Capture+Carbon+Copy+(5C):+A+massively+parallel+solution+for+mapping+interactions+between+genomic+elements.">Chromosome Conformation Capture Carbon Copy (5C): A massively parallel solution for mapping interactions between genomic elements.</a> Genome Res. 16, 1299-1309 (2006).</li><li>Miele, A., Dekker, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+Cis-+and+Trans+Chromatin+Interaction+Networks+Using+Chromosome+Conformation+Capture+(3C).">Mapping Cis- and Trans Chromatin Interaction Networks Using Chromosome Conformation Capture (3C).</a> Methods Mol Biol. 464, 105-121 (2009).</li><li>Maccallum, I., Przybylski, D., Gnerre, S., Burton, J., Shlyakhter, I., Gnirke, A., Malek, J., McKernan, K., Ranade, S., Shea, T. P., Williams, L., Young, S., Nusbaum, C., Jaffe, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ALLPATHS+2:+small+genomes+assembled+accurately+and+with+high+continuity+from+short+paired+reads.">ALLPATHS 2: small genomes assembled accurately and with high continuity from short paired reads.</a> Genome Biol . 10, R103-R103 (2009).</li></ol>

Eine vorläufige Patent auf die Hallo-C-Methode (Nr. 61/100, 151) wird derzeit geprüft.

Wir präsentieren eine Methode zur Untersuchung der 3-dimensionalen Architektur des Genoms durch die Abbildung Chromatin-Wechselwirkungen in eine unvoreingenommene, genomweite Weise. Die wichtigsten experimentellen Schritt, was diese Technologie abhebt von früheren Arbeiten - ist der Einbau von biotinylierten Nukleotiden an die Beschränkung Enden der vernetzten Fragmenten vor blunt-end Ligation. Performing dieser Schritt erfolgreich ermöglicht tiefe Sequenzierung aller Ligation Kreuzungen und gibt Hallo-C ihres Umfangs und ihrer Macht. Die Zahl der liest, wird letztlich die Auflösung der Interaktion Karten. Hier wird eine 1 Mb Interaktion Karte für den menschlichen Genoms vorgestellt mit ~ 30 Mio. ausrichtbar liest. Um &quot;Allzweck-&quot; Auflösung um einen Faktor von n zu erhöhen, muss die Anzahl der Lese mit einem Faktor von n 2 erhöht werden. Die Hallo-C-Technik kann leicht mit anderen Techniken, wie zum Beispiel Hybrid-Capture-Bibliothek nach Generation (auf bestimmte Teile des Genoms Ziel) und Chromatin-Immunopräzipitation nach Ligation (die Chromatin Umfeld der Regionen mit spezifischen Proteinen assoziiert zu untersuchen) kombiniert werden.

Erratum:

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Protease inhibitors</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma</td>
<td>P8340-5ml</td>
<td>Step 1.2</td>
</tr>
<tr>
<td>biotin-14-dCTP</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Invitrogen</td>
<td>19518-018</td>
<td>Step 1.6</td>
</tr>
<tr>
<td>Klenow</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>NEB</td>
<td>M0210</td>
<td>Steps 1.6 and 2.2</td>
</tr>
<tr>
<td>T4 DNA ligase</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Invitrogen</td>
<td>15224</td>
<td>Step 1.9</td>
</tr>
<tr>
<td>T4 DNA polymerase</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>NEB</td>
<td>M0203</td>
<td>Steps 1.17 and 2.2</td>
</tr>
<tr>
<td>10x ligation buffer</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>NEB</td>
<td>B0202</td>
<td>Steps 2.2 and 3.4</td>
</tr>
<tr>
<td>T4 PNK</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>NEB</td>
<td>M0201</td>
<td>Step 2.2</td>
</tr>
<tr>
<td>Klenow (exo-)</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>NEB</td>
<td>M0212</td>
<td>Step 2.3</td>
</tr>
<tr>
<td>Dynabeads MyOne Streptavin C1 Beads</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Invitrogen</td>
<td>650.01</td>
<td>Step 3.2</td>
</tr>
<tr>
<td>T4 DNA ligase HC</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Enzymatics</td>
<td>L603-HC-L</td>
<td>Step 3.5</td>
</tr>
<tr>
<td>Phusion HF mastermix</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>NEB</td>
<td>F531</td>
<td>Step 3.8</td>
</tr>
<tr>
<td>Ampure beads</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Beckman Coulter</td>
<td>A2915</td>
<td>Step 3.9</td>
</tr>		</tbody>
		</table>
		</div>

hi-c: a method to study the three-dimensional architecture of genomes.

Die dreidimensionale Faltung von Chromosomen compartmentalizes das Genom und und kann ferner funktionelle Elemente, wie Promotoren und Enhancer, in enger räumlicher Nähe 2-6 zu bringen. Die Entzifferung der Beziehung zwischen Chromosom Organisation und Genom-Aktivität wird in das Verständnis genomische Prozesse wie Transkription und Replikation unterstützen. Allerdings ist wenig darüber, wie Chromosomen falten bekannt. Mikroskopie ist nicht in der Lage, eine große Zahl von Loci gleichzeitig oder in hoher Auflösung zu unterscheiden. Bislang erforderte die Detektion von chromosomalen Interaktionen mit Chromosom Konformation capture (3C) und seine spätere Anpassungen der Wahl aus einer Reihe von Ziel-Loci, so dass genomweite Studien unmöglich 7-10. Wir entwickelten Hallo-C, eine Erweiterung von 3C, die in der Lage zu identifizieren langreichweitige Wechselwirkungen in eine unvoreingenommene, genomweiter ist. In Hallo-C werden die Zellen mit Formaldehyd fixiert, wodurch die Interaktion loci miteinander zu durch kovalente DNA-Protein-Quervernetzungen gebunden zu sein. Wenn die DNA anschließend mit einem Restriktionsenzym fragmentiert, so bleiben diese loci verbunden. Ein biotinylierter Rückstand wird aufgenommen, als die 5 &#39;Überhänge in. nächstes blunt-end Ligation unter verdünnten Bedingungen, die Ligation Ereignisse zwischen vernetzten DNA-Fragmente zu Gunsten durchgeführt gefüllt sind. Dies resultiert in einer genomweiten Bibliothek Ligationsprodukte, entsprechend Paare von Fragmenten, die ursprünglich in unmittelbarer Nähe zu einander in den Zellkern wurden. Jeder Ligationsprodukt ist mit Biotin auf dem Gelände der Kreuzung markiert. Die Bibliothek ist geschert, und die Kreuzungen sind mit Streptavidin-Beads-down gezogen. Das gereinigte Kreuzungen können anschließend analysiert mit Hilfe eines High-Throughput-Sequenzer, die sich in einem Katalog von wechselwirkenden Fragmente werden. Direkte Analyse des resultierenden Kontakt Matrix zeigt zahlreiche Merkmale der genomischen Organisation, wie das Vorhandensein des Chromosoms Territorien und die bevorzugte Verband von kleinen Gen-reiche Chromosomen. Korrelationsanalyse kann, um den Kontakt Matrix angewendet werden, die zeigen, dass das menschliche Genom in zwei Abteilungen getrennt ist: ein weniger dicht gepackt Compartment mit offenen, zugänglichen und aktives Chromatin und einem dichteren Compartment mit geschlossenen, unzugänglich und inaktiven Chromatin Regionen. Schließlich ergab Ensemble Analyse der Kontakt-Matrix, mit theoretischen Ableitungen und Computersimulationen gekoppelt, dass bei der Megabasen Hallo-C Funktionen in Einklang mit einer fraktalen globule Konformation zeigt.

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Hi-C: A Method to Study the Three-dimensional Architecture of Genomes.

Die Hallo-C-Methode ermöglicht unvoreingenommene, genomweite Identifizierung von Chromatin-Wechselwirkungen (1). Hallo-C Paare Ligationssysteme und massiv parallele Sequenzierung. Die resultierenden Daten können verwendet werden, um genomische Architektur auf mehreren Skalen zu studieren: die ersten Ergebnisse identifizierten Features wie Chromosom Gebiete, Segregation von offenen und geschlossenen Chromatin und Chromatin-Struktur an der Megabasen.

Hallo-C: eine Methode, um die dreidimensionale Architektur des Genoms Study.

The three-dimensional folding of chromosomes compartmentalizes the genome and and can bring distant functional elements, such as promoters and enhancers, ...

Research

JoVE Journal

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Testing Visual Sensitivity to the Speed and Direction of Motion in Lizards

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Testing visual sensitivity in any species provides basic information regarding behaviour, evolution, and ecology. However, testing specific features of ...

Forschung

Biologie

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Communication between animals is diverse and complex. Animals may communicate using auditory, seismic, chemosensory, electrical, or visual signals. In ...

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Mit hochauflösenden Computertomographie, die dreidimensionale Struktur und Funktion pflanzlicher Gefäßsystem Visualisieren

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