科研人員攻克冷凍樣本染色體三維構(gòu)象難題

近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所（以下簡(jiǎn)稱棉花所）棉花分子遺傳改良創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在染色體三維結(jié)構(gòu)方法（Hi-C）改進(jìn)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，開發(fā)出了“冷凍置換Hi-C”技術(shù)，填補(bǔ)了該領(lǐng)域利用冷凍樣本研究染色體三維構(gòu)象的空白，使Hi-C技術(shù)更靈活便捷。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《遺傳學(xué)與基因組學(xué)雜志》上，并被選為封面文章。

團(tuán)隊(duì)首席、棉花所研究員李付廣介紹，染色質(zhì)三維結(jié)構(gòu)在基因調(diào)控、發(fā)育和多種疾病病因?qū)W中發(fā)揮著重要功能。隨著3C、4C、Hi-C和CHEA-PET等技術(shù)發(fā)展，科學(xué)工作者可直觀地從染色質(zhì)三維構(gòu)象角度解析基因的表達(dá)調(diào)控。然而，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)研究需要對(duì)樣本進(jìn)行及時(shí)交聯(lián)固定和解交聯(lián)，以防止樣本外界因素（如：高溫、低溫）影響染色質(zhì)構(gòu)象，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)無法反映樣本的真實(shí)天然構(gòu)象。目前常用Hi-C技術(shù)難以克服這一問題，導(dǎo)致Hi-C技術(shù)在低溫冷凍樣本尤其是長(zhǎng)期低溫保存的珍貴樣品的應(yīng)用難以實(shí)現(xiàn)。因此，如何從冷凍樣本最大程度還原其染色質(zhì)真實(shí)構(gòu)象是該技術(shù)應(yīng)用的一大技術(shù)難點(diǎn)。

該研究基于“冷凍替代”原理，將高壓冷凍替代技術(shù)與傳統(tǒng)Hi-C技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出了“冷凍置換Hi-C”技術(shù)（Freeze-Substitution-Hi-C，F(xiàn)S-Hi-C）。該技術(shù)方法通過梯度升溫的方式對(duì)樣本染色質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)交聯(lián)固定，以最大程度地減少冷凍樣本在升溫過程中染色質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的改變。該研究在動(dòng)物（果蠅）和植物（棉花）上證實(shí)了FS-Hi-C對(duì)冷凍樣本染色質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的解析與傳統(tǒng)新鮮樣本Hi-C結(jié)果高度一致，F(xiàn)S-Hi-C還可顯著提高植物Hi-C文庫(kù)質(zhì)量，大幅度降低了植物Hi-C成本。FS-Hi-C克服了傳統(tǒng)Hi-C對(duì)新鮮樣本要求的限制性，使Hi-C技術(shù)更靈活便捷。