您好,欢迎光临武汉菲沙基因信息有限公司
027-87224696 | marketing@frasergen.com | 中文|English 咨询客服
MARKET DYNAMICS—— 市场动态 ——
首页 > 市场与支持 > 市场动态
市场动态MARKET DYNAMICS

Hi-C 3.0融合CUT&Tag,表观新技术HiCUT上市!

发布时间:2022-6-16 14:38:33阅读次数: 分享到:

细胞核中蛋白质介导的DNA空间互作具有重要的生理作用,Hi-C技术凭借其全基因组DNA空间互作解析能力,被广泛应用于染色质高级结构与基因表达调控机制研究中,ChIP-seq则是识别蛋白结合DNA位点的经典技术,将Hi-C数据与ChIP-seq数据联合起来,可以间接推测出目标蛋白介导的DNA空间互作,然而,两种技术的联合也才只是间接推测,因此人们需要某种单一技术通过一次实验就能够直接获得这些信息。

科技的发展,似乎很少让人失望,总是充满了惊喜和期待。将Hi-C与ChIP原理联合起来的ChIA-PET、HiChIP、PLAC-seq等技术相继被开发出来,即先进行Hi-C部分的酶切、补平标记、连接实验,再使用特异性抗体进行ChIP实验,构建出文库进行高通量测序。一些“明星”蛋白如CTCF、Pol II、H3K4me3、H3K27ac等蛋白介导的DNA互作被这些技术在多个物种中被一一解析出来,极大的促进了人们对其参与调控基因表达机制的理解。

然而,几乎没有“完美”的技术,也正是还有缺陷,才促使科技的不断进步。这三个技术所需要的细胞量均很大,少则几十万个细胞,多则上百万千万个细胞,抗体富集均采用的是ChIP策略,实验步骤较繁琐,测序量大,信噪比相对较低。随着CUT&Tag技术的普及,凭借其低细胞量,超高信噪比,测序量少,实验流程简单等优势,正以破竹之势替代ChIP-seq,应用文章数量也逐年攀升。因此,人们很容易想到是否能将Hi-C与CUT&Tag联合起来开发新技术从而优化甚至替代HiChIP等技术。


2022年3月,来自美国宾夕法尼亚大学的研究团队通过将最新的Hi-C 3.0策略与CUT&Tag联合,率先开发出了HiCuT(Hi-C Coupled chromatin cleavage and Tagmentation)技术,其所需的细胞量大幅减少,由百万级别降低至十万个细胞,测序量更是惊人的减少至12 million read pairs即可用于分析,因此极大的降低了测序和分析成本,研究成果以题为“HiCuT: An efficient and low input method to identify protein-directed chromatin interactions”发表在PLOS Genetics杂志上。

HiCuT文章发表信息


如前所述,HiCuT实验先进行Hi-C部分的酶切、补平、连接实验,再使用特异性抗体进行CUT&Tag实验,构建出文库进行高通量测序。与常规Hi-C实验不同的是,这里所使用的是Hi-C 3.0策略,即双交联+双酶切,但是省去了生物素标记这一步,与同类型技术相比,HiCuT实验流程变简单了很多,缩短了实验时间,减少了细胞需求量,且大幅降低了测序量。

HiCuT实验原理及优势


研究者对人的GM12878细胞进行了CTCF和Pol II的HiCuT实验,对人原代角质细胞keratinocytes进行了H3K27ac的HiCuT实验,并与已发表的ChIA-PET、HiChIP、Hi-C数据进行了比较,均得到了较高比例的overlap互作。例如,CTCF的HiChIP得到24910个loops,与Hi-C得到的9448个loops有42%的overlap;HiCuT得到172002个loops,与Hi-C得到的9448个loops有52%的overlap。由于CUT&Tag的靶向精准切割作用,HiCuT数据无需采用HiCCUPS的loop calling流程即可直接得到互作loops,分析方法更为简单。可视化展示的peaks及interactions清晰明了,且能重现出已经被FISH验证过的loop结构。

文章GM12878细胞CTCF的HiCuT实验结果


人原代角质细胞H3K27ac的HiCuT与皮肤炎症GWAS的SNPs联合分析发现潜在致病调控元件


菲沙基因的Hi-C数据质量之好,已众所周知(请在“菲沙基因”公众号查看更多详细信息以超高数据质量,打造全国“Hi-C建库中心”!),并且一直走在技术革新的前沿(重磅升级丨Hi-C技术发明人Job Dekker发布高精度Hi-C 3.0技术),CUT&Tag产品也已相当成熟(高质量CUT&Tag数据助力高分文章发表),近期转录因子-Flag标签蛋白的CUT&Tag项目文章已见刊一区期刊,详见后期推送。因此,对于我们能轻松掌握HiCUT技能,似乎已在意料之中。的确如此,我们使用小鼠细胞进行了H3K4me3的HiCUT实验,分析结果表明我们的测试数据效果比已发表的文章还要好!

菲沙基因小鼠细胞HiCUT (H3K4me3)的peak信息及TSS富集热图


我们仅测序了8Gb的原始数据量,过滤后得到了~12 million read pairs用于call peak,共得到了63682个peaks,从上图可产出,H3K4me3的peak信号在TSS处富集效果很好,可视化结果展示背景噪音很低,好看的peak让人赏心悦目。使用pairtools对Hi-C 3.0部分进行质控,关注大于20kb的远距离顺式互作,我们的比例相比文章中均更高,且如此小的数据量也可以画出较清晰的互作图谱。

菲沙基因小鼠细胞HiCUT (H3K4me3)互作热图


从以下peak + interaction的可视化结果来看,HiCUT的peak(第一排)与单独CUT&Tag(第二、三排)的peak重现性非常好,几乎没有背景噪音,而一根根的线条将in peaks中的interactions连接起来(第五排),让我们对peaks间形成的loop结构一目了然!

菲沙基因小鼠细胞HiCUT (H3K4me3)的peak及loop互作


由于CUT&Tag中转座酶携带的是illumina的测序接头,因此HiCUT只适用于illumina测序平台,虽然测序量大幅度减少,但我们仍建议稍微多测一些数据量应该会更好。样品制备方面,细胞样品需添加冻存液慢速冻存,组织样品液氮速冻即可。为了达到好的富集效果,抗体仍然是关键,建议选择被ChIP及IF实验验证可用且引用文献较多的抗体。对HiCUT感兴趣或有需求的老师们,欢迎与我们联系合作~

参考文献:

Sati S., et al., HiCuT: An efficient and low input method to identify protein-directed chromatin interactions. PLoS Genet. 2022, 18(3):e1010121.

农学科研
表观遗传
基因组
重测序
转录调控
微生物
生物信息学服务
医学临检
实体瘤基因检测
血液肿瘤基因检测
心血管精准用药基因检测
单基因遗传病基因检测
病原基因检测
医学科研
三代测序技术
单细胞测序技术
二代测序技术
三维基因组学技术
市场与支持
市场动态
菲沙课堂
产品速递
关于菲沙
菲沙简介
菲沙团队
菲沙成果
技术平台
合作伙伴
联系我们
加入我们
校园招聘
社会招聘
联系我们
  • 电话:027-87224696
  • 传真:027-87224785
  • Email:support@frasergen.com
  • 地址:中国湖北省武汉市东湖高新技术开发区高新大道666号光谷生物城D3-1栋三楼
微信公众号
Copyright © 2018武汉菲沙基因信息有限公司 鄂ICP备13010493号-1. All Rights Reserved Designed by Wanhu