Name: hi-c: a method to study the three-dimensional architecture of genomes.
Uploaded: 2010-05-06T17:00:00
Duration: 22 min 27 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Hi-C: A Method to Study the Three-dimensional Architecture of Genomes. at JoVE.com

אנו מודים א Kosmrlj לדיונים קוד: AP איידן, XR באו, מ &#39;ברנר, ד קאלאס, וו Gosper, ג&#39;עפר א, א מלניקוב, א Miele, G. Giannoukos, ק נוסבאום, AJM Walhout , ל ווד, ק וזלדוביץ לדיונים, ול גפני ו-B וונג לעזרה עם להדמיה. נתמך על ידי פאני ג&#39;ון הרץ קרן בוגר המילגה, הביטחון הלאומי למדע והנדסה בוגרת מלגת, בוגר NSF המילגה, שטח הלאומי ביו מכון המחקר, ולהעניק לא. T32 HG002295 מן הלאומי לחקר הגנום האנושי (NHGRI) (EL); i2b2 (מידענות עבור שילוב ביולוגיה הלילה), ה-NIH בתמיכת מרכז המיחשוב ביו רפואית Brigham and Women של בית החולים (לאם); להעניק אין. HG003143 מן NHGRI, וכן קרן קק הפרס המכובד חוקר צעיר (JD). גלם ממופה Hi-C הנתונים רצף הופקד על מסד הנתונים GEO ( <a href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/">www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/</a> ), ההצטרפות לא. GSE18199. חזותיים נוספים זמינים בכתובת <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>

הפטנט הזמנית על שיטת Hi-C (מס &#39;61/100, 151) נמצא בבדיקה.

אנו מציגים שיטה ללמוד את הארכיטקטורה 3 מימדי של הגנום ידי מיפוי יחסי הגומלין הכרומטין ב באופן בלתי משוחד הגנום כולו,. השלב הניסיוני הקריטי ביותר מה מגדיר את הטכנולוגיה הזו מלבד העבודה הקודמת - הוא שילוב של נוקלאוטידים biotinylated על ההגבלה הקצוות של שברי crosslinked לפני קשירת בוטה-end. ביצוע שלב זה בהצלחה מאפשר עמוק רצף של כל הצמתים קשירת, ונותן Hi-C היקפו כוח. מספר קורא בסופו של דבר לקבוע את הרזולוציה של המפות אינטראקציה. הנה, מפה 1 Mb האינטראקציה עבור הגנום האנושי מוצג באמצעות ~ 30000000 קורא alignable. על מנת להגדיל את הרזולוציה &quot;כל מטרה&quot; בפקטור של n, מספר כניסות יש להגדיל בפקטור של n 2. הטכניקה Hi-C ניתן לשלב בקלות עם טכניקות אחרות, כגון ללכוד היברידית אחרי דור ספריה (למקד חלקים מסוימים של הגנום) ו immunoprecipitation הכרומטין לאחר קשירת (כדי לבחון את הסביבה הכרומטין של אזורים הקשורים חלבונים ספציפיים).

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.

קיפול תלת מימדי של כרומוזומים ממדר את הגנום ואת יכול להביא אלמנטים פונקציונליים הרחוק, כגון היזמים משפרי, תוך הקרבה מרחבי לסגור 2-6. פענוח הקשר בין ארגון כרומוזום ופעילות הגנום יסייע להבנת תהליכים גנומי, כמו שעתוק ושכפול. עם זאת, מעט מאוד ידוע על איך לקפל הכרומוזומים. מיקרוסקופית אינו מסוגל להבחין בין מספר גדול של לוקוסים בו זמנית או ברזולוציה גבוהה. נכון להיום, גילוי אינטראקציות כרומוזומליות באמצעות קונפורמציה כרומוזום ללכוד (3C) ועיבודים הבאים שלה נדרש לבחור קבוצה של לוקוסים היעד, מה שהופך את הגנום כולו מחקרים 7-10 בלתי אפשרי. פיתחנו Hi-C, שלוחה של 3C כי הוא מסוגל לזהות אינטראקציות ארוכות טווח ב אופנה משוחדת הגנום כולו,. ב Hi-C, תאים קבוע עם פורמלדהיד, גרימת לוקוסים אינטראקציה להיות מחויבים אחד לשני באמצעות קוולנטיים-DNA חלבון חוצה קישורים. כאשר ה-DNA הוא מקוטע לאחר מכן עם אנזים הגבלה, לוקוסים אלה נשארים מקושרים. שאריות biotinylated משולב כמו הסככות &#39;5 מלאים פנימה הבא, בוטה סוף קשירת מבוצעת בתנאים לדלל כי לטובת אירועים קשירת בין צולבים שברי DNA. התוצאה היא ספריה גנום רחב של מוצרים קשירת, המתאים זוגות של שברים שהיו במקור בסמיכות זה לזה בגרעין. כל מוצר קשירת מסומן ביוטין באתר של צומת. הספרייה היא טעון, ואת הצמתים הם משכו מטה עם חרוזים streptavidin. צמתים מטוהרים יכול להיות מנותח לאחר מכן באמצעות ברצף תפוקה גבוהה, וכתוצאה מכך קטלוג של שברי אינטראקציה. ניתוח ישיר של מטריצת מגע וכתוצאה מכך מגלה תכונות רבות של הארגון הגנומי, כגון נוכחות של כרומוזום בשטחים לבין העמותה מועדף של הגן עשיר כרומוזומים קטנים. ניתוח המתאם יכול להיות מיושם על המטריצה ​​מגע, הוכחת כי הגנום האנושי הוא הפרדה לשני תאים: תא בצפיפות הכרומטין המכיל פחות פתוח, נגיש, פעיל תא צפוף יותר המכיל סגור, אזורים הכרומטין נגיש, ללא פעילות. לבסוף, ניתוח הרכב של מטריקס קשר, יחד עם הנגזרות תיאורטיים וסימולציות חישובית, גילה כי בקנה מידה megabase Hi-C עולה בקנה אחד עם תכונות קונפורמציה כדורית פרקטלית.

Watch this Scientific Journal Video about Hi-C: A Method to Study the Three-dimensional Architecture of Genomes. at JoVE.com

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

שיטת Hi-C מאפשר זיהוי משוחדת, גנום רחב של אינטראקציות הכרומטין (1). Hi-C זוגות קשירת סמיכות וסדר מקבילי מאסיבי. הנתונים וכתוצאה מכך ניתן ללמוד אדריכלות גנומית בקני מידה מרובות: התוצאות הראשוניות זיהו תכונות כגון בשטחים כרומוזום, הפרדה של הכרומטין פתוח, סגור, מבנה הכרומטין בקנה מידה megabase.

Hi-C: שיטה לחקר ארכיטקטורה תלת ממדי של הגנום.

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

Research

JoVE Journal

Biology

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

בדיקת רגישות חזותית על מהירות ועל כיוון התנועה של לטאות

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

Computer-Generated Animal Model Stimuli

מחשב שנוצר מודל החיה גירויים

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

Microfabrication of Chip-sized Scaffolds for Three-dimensional Cell cultivation

Microfabrication של שבב בגודל פיגומים לעיבוד תלת ממדי נייד

Using microfabrication technologies is a prerequisite to create scaffolds of reproducible geometry and constant quality for three-dimensional cell ...

A high-throughput method to globally study the organelle morphology in S. cerevisiae

שיטת תפוקה גבוהה ברחבי העולם כדי ללמוד את המורפולוגיה של אברון cerevisiae ס

High-throughput methods to examine protein localization or organelle morphology is an effective tool for studying protein interactions and can help ...

Using High Resolution Computed Tomography to Visualize the Three Dimensional Structure and Function of Plant Vasculature

שימוש ברזולוציה גבוהה טומוגרפיה ממוחשבת כדי להמחיש את המבנה התל ממדים ופונקציה של הצמח vasculature

High resolution x-ray computed tomography (HRCT) is a non-destructive diagnostic imaging technique with sub-micron resolution capability that is now being ...

Slide Preparation Method to Preserve Three-dimensional Chromatin Architecture of Testicular Germ Cells

שיטת הכנת שקופיות לשמירה על ארכיטקטורת כרומטין תלת מימדית של תאי נבט האשכים

During testicular germ cell differentiation, the structure of nuclear chromatin dynamically changes. The following describes a method designed to preserve ...

FRET Imaging in Three-dimensional Hydrogels

סריג הדמיה ב הידרוג תלת ממדי

Imaging of F&#246;rster resonance energy transfer (FRET)&#160;is a powerful tool for examining cell biology in real-time. Studies utilizing FRET commonly ...

Three-dimensional Reconstruction of the Vascular Architecture of the Passive CLARITY-cleared Mouse Ovary

שחזור תלת מימדי של הארכיטקטורה כלי הדם של השחלה העכבר בהירות-והפנים פסיבי

The ovary is the main organ of the female reproductive system and is essential for the production of female gametes and for controlling the endocrine ...

Combining Chemical Cross-linking and Mass Spectrometry of Intact Protein Complexes to Study the Architecture of Multi-subunit Protein Assemblies

שילוב cross-linking כימי ספקטרומטר מסה של מתחמי חלבון שלם ללמוד את הארכיטקטורה של יחידת משנה רב חלבון להרכבות

Proteins interact with their ligands to form active and dynamic assemblies which carry out various cellular functions. Elucidating these interactions is ...

A Proximal Culture Method to Study Paracrine Signaling Between Cells

שיטה תרבות Proximal ללמוד Paracrine איתות בין תאים

Intercellular interactions play an important role in many biological processes, including tumor progression, immune responses, angiogenesis, and ...