• 研究报告 •
任显臻1,曹月琴1,杨海麟1,王琼2
1.江南大学生物工程学院,无锡 214122
2.南京医科大学附属无锡市人民医院输血科,无锡 214023
Xianzhen Ren1, Yueqin Cao1, Hailin Yang1, Qiong Wang2
1. School of Biotechnology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China
2. Department of Transfusion, Wuxi People's Hospital, Affiliated Wuxi People's Hospital of Nanjing Medical University, Wuxi 214023, China
摘要:
染色体在细胞核内的三维空间互作模式是基因组高级结构的重要层级,但目前仍缺乏对跨细胞类型染色体尺度互作规律的系统比较研究。本研究基于4D Nucleome数据库中12种人类细胞(涵盖多能性、造血谱系、组织特化及肿瘤细胞)的高质量高通量染色体构象捕获(high-throughput chromosome conformation capture, Hi-C)数据,针对跨染色体互作分析中的尺度偏倚问题,使用并验证了基于染色体长度归一化的计算策略,并利用细胞遗传学显带(cytogenetic G-banding)层面的聚合分析,定量刻画了染色体在宏观尺度上的空间组织模式。研究发现,人类细胞染色体尺度呈现“骨架保守、局部修饰”的特征。由Chr16、Chr17、Chr19和Chr20等小型染色体构成的核心空间骨架在所有检测细胞中高度保守,而大型染色体(如Chr2、Chr3、Chr4)的互作排名普遍靠后,这验证了染色体疆域(chromosome territory, CT)模型在大尺度上的稳定性。细胞谱系分析显示,在造血谱系发育过程中,互作网络模块化指数随功能特化显著上升(从0.0417增至0.0554,P < 0.0001,Mann-Whitney U检验),而组织特化细胞则表现出稳定的结构稳态。肿瘤细胞在保留核心骨架的同时,呈现出由结构变异驱动的异常跨染色体互作热点(如K562中的Chr12-Chr21、HCT116中的Chr8-Chr16)。本研究系统梳理了不同细胞谱系在染色体尺度的互作模式,为理解染色体在核内的潜在空间排布规律提供了新视角,也为后续结合基因组结构变异分析三维空间构象的差异提供了参考。