Hi-C技術(shù)：探究三維基因組迷宮

■文/田曉雪

H i-C 技術(shù)自2009年由美國馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授喬布·德克爾（Job Dekker）研究團(tuán)隊首次提出以來，發(fā)展得如火如荼。這把揭秘三維基因組的鑰匙將會在哪些方面助力科研、造福人類呢？

眾所周知，一顆受精卵經(jīng)過不斷增殖、分化，可以生長發(fā)育為一個由種類高達(dá)200 余種、數(shù)目以萬億計的細(xì)胞組成的復(fù)雜機(jī)體。然而，共享一套遺傳系統(tǒng)的細(xì)胞是如何發(fā)育成為形態(tài)、功能各異的組織器官的呢？作為主要的遺傳物質(zhì)，脫氧核糖核酸（Deoxyribonucleic acid，DNA）的展開長度可以達(dá)到2 米，這些DNA 是如何被放置在一個直徑只有10 微米左右的細(xì)胞核中的呢？在這種極度壓縮的環(huán)境下，它們又是如何精確調(diào)控細(xì)胞功能，維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)的呢？

長期以來，這些難題像一把“枷鎖”，嚴(yán)重阻礙了生命科學(xué)的發(fā)展進(jìn)程。高通量染色質(zhì)構(gòu)象捕獲（High-throughput/resolution chromosome conformation capture，Hi-C）技術(shù)的出現(xiàn)，幫助我們深入探究基因組三維結(jié)構(gòu)之謎，為基因研究提供了強(qiáng)大的推動力，是一把名副其實的基因鑰匙。

以我們自身為例，人類體細(xì)胞的核內(nèi)存在著彼此獨立又相互聯(lián)系的46 條染色體，它們主要由遺傳物質(zhì)DNA 和組蛋白組成。其中，DNA 一般以染色質(zhì)絲的形式存在，染色質(zhì)絲纏繞在組蛋白復(fù)合物上，形成串珠樣結(jié)構(gòu)。串珠樣的染色質(zhì)會進(jìn)一步像電話線一樣纏繞折疊，形成極度壓縮而又高度有序的狀態(tài)，分布在細(xì)胞核的特定位置，稱為染色質(zhì)疆域（Chromosome territories，CT）。簡單來講，染色質(zhì)疆域指的是不同染色體占據(jù)的不同空間。一直以來，我們主要通過X 射線、顯微鏡等傳統(tǒng)方式觀察染色質(zhì)和其折疊狀態(tài)?！?br>