Hi-C辅助组装恩施碎米荠基因组并解析硒对恩施碎米荠三维空间结构的影响
通过PacBio和Hi-C测序,研究者构建的恩施碎米荠基因组大小为443.46Mb(Contig N50=1.23Mb),并将86.6%的序列锚定到16条染色上,BUSCO评估基因组完整性为97.7%。通过注释,共预测得到52725个蛋白编码基因,平均长度为2.1Kb,重复序列占比为61.4%(其中48.5%是长末端重复反转座子)。
研究者设置了对照组和硒处理组,随后对两种类型的恩施碎米荠进行了基因组、转录组、甲基化、ChIP-seq和Hi-C测序,并从Compartment、TAD、FIREs(局部染色质相互作用热点区域)三个层面分析了硒对恩施碎米荠三维空间结构的影响。
在Compartment分析中,研究者使用C-score鉴定到明显的A compartment和B compartment,硒处理重塑了恩施碎米荠2、6、8、9、10号染色体上的A、B compartment;进一步以100Kb分辨率,在对照组和硒处理组的染色质上鉴定到755个compartment差异区域,这些差异compartment上的基因显著富集在与乙醛酸和二羧酸代谢、硒化合物代谢相关的通路中。
在TAD分析中,研究者以40Kb分辨率在对照组鉴定到537和543个TADs边界,在硒处理组鉴定到521和527个TADs边界,与TAD内部区域相比,TAD边界具有更高的基因密度和更高的甲基化水平。此外,TAD边界上的基因显著富集在与细胞对硒、硒结合和类黄酮生物合成相关的通路中。在FIREs分析中,研究者以10Kb分辨率鉴定到1184个显著的FIREs,但这些区域与其它区域的基因密度分布和GC含量无显著差异。
总的来说,这些结果表明硒耐受性和代谢在染色质水平上有相关性。
对照组和硒处理组的恩施碎米荠Hi-C互作分析
Hi-C互作助力解析雄性育儿动物的性别决定机制
在海龙科物种中由雄性携带孕婴囊怀胎繁殖下一代,这种“繁殖逆反行为”使得海龙科鱼类性别决定机制研究深受关注。
在该研究中,研究者对雌、雄草海龙及其近缘种绿海龙进行了全基因组比较分析,发现雄草海龙的4号染色体上有一段特有的47kb左右区域,其可能影响XX/XY性别决定机制,联合雌雄草海龙的Hi-C互作分析证实了该猜测,并且在该富含重复序列的雄性特异性区域注释得到一个基因amhr2y。随后基于转录组数据分析,研究者发现amhr2y表达影响雄草海龙睾丸稳定发育。类似研究结果显示,amhr2y也是绿海龙的性别决定基因。进一步的系统发育分析表明,草海龙和绿海龙的amhr2y来源于两者共同的祖先,并且绿海龙的amhr2y涉及和B-cadherin-like基因位点的基因融合事件。
雄草海龙Y染色体上特有的区域
低起始Hi-C解析体细胞核移植过程的染色体三维结构
体细胞核移植(SCNT)可以将终末分化的体细胞的细胞核重编程为全能性状态。由于哺乳动物胚胎细胞数量和实验手段的限制,此过程的染色体三维结构的高分辨率的动态变化之前一直鲜为人知。
在“Analysis of genome architecture during SCNT reveals a role of cohesin in impeding minor ZGA”一文中,研究团队采用低起始量Hi-C,得到小鼠SCNT各个时期以及SCNT后胚胎的发育过程中的三维结构。研究发现,被移植的细胞核率先进入类有丝分裂状态,并且和正常受精的胚胎相比,SCNT胚胎在1细胞阶段具有较强的拓扑相关结构域(TAD),但2细胞阶段的TAD变得松散,之后慢慢整合。同时, A/B compartment在SCNT胚胎的1细胞阶段减弱,后期越来越强。 在8细胞阶段之前,SCNT胚胎细胞的染色质架构基本与正常受精胚胎结构基本一致。
激活前后体细胞核移植(SCNT)胚胎的Hi-C互作热图