从Hi-C接触图谱到间期人类染色体的三维组织
软凝聚态物质
2021-03-24 v2 生物大分子
基因组学
定量方法
摘要
两个位点（相隔一定基因组长度）发生接触的概率可通过染色体构象捕获（3C）方法及相关Hi-C实验推断。如何从接触图谱（列出大量位点对之间平均接触概率的矩阵）得到三维结构集合仍是一个开放问题。在不假设能量函数的情况下解决该问题，将是理解自然界在狭小细胞空间内包装染色体方式的第一步。我们基于染色体的高分子物理特性与最大熵原理创立了一种理论，称为HIPPS（Hi-C-高分子物理-结构）方法，使我们仅从Hi-C接触图谱即可计算三维结构。我们以实测接触图谱为输入，为淋巴母细胞中的23条染色体创建了三维结构集合。HIPPS方法显示，即使在单一细胞类型中染色体构象也是异质的。利用我们的理论还可定量辨别同一条染色体在不同细胞类型（正常及癌细胞）中构象异质性的差异。我们验证了该方法：预测三维结构算得的23条染色体体积与实验估计值吻合良好。由于该方法具有通用性，任何物种的三维结构均可直接由接触图谱算出，而无需像通常那样假设特定的高分子模型。
引用
@article{arxiv.2006.02275,
title = {From Hi-C Contact Map to Three-dimensional Organization of Interphase Human Chromosomes},
author = {Guang Shi and D. Thirumalai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.02275},
year = {2021}
}