CAP-C交联技术聚酰胺-胺型树枝状的新型多功能蛋白修饰交联剂

CAP-C交联技术聚酰胺-胺型树枝状的新型多功能交联剂

染色体构象是指染色体不同的折叠形式,它与转录复制等等过程都密切相关。之前对染色体构象的捕捉方式往往是通过甲醛将DNA与蛋白交联后用内切酶或DNAase对其进行切割,之后进行测序分析比对。这种方式存在很多的问题,先内切酶存在很大的背景,分辨率不够;其次甲醛交联反应可逆,不够稳定;DNase在切割的过程中也存在一定的偏好性。本篇文章就开发了在UV照射后可以直接与DNA发生交联的高分子。他们将利用这一新型高分子进行染色质构象捕捉的技术命名为CAP-C

CAP-C交联技术聚酰胺-胺型树枝状的新型多功能蛋白修饰交联剂

CAP-C技术中使用的高分子是一种聚酰胺胺型树枝状的新型多功能交联剂,它具有可以精确调整长度的优势。他们在一半的胺基上连接了补骨脂素(psoralen),这一小分子可以在UV照射下交联DNA,在其余的胺基上则被加上了酰基使其更易与细胞相互作用。他们还在高分子表面连接了叠氮把手,之后可以与双功能的桥连分子连接。

CAP-C交联技术聚酰胺-胺型树枝状的新型多功能蛋白修饰交联剂

在开发了这一小分子后,他们在固定好的染色体上证实了这一小分子确实可以实现对染色体结构的捕捉,并且这种捕捉的背景大大的降低了。接着他们在实际的体系内对CAP-C和传统的Hi-C进行了对比。他们发现在短程(1-20kb)的相互作用鉴定上,CAP-C的效果要比Hi-C6-8倍,而且之前Hi-C鉴定到的特殊结构在CAP-C方法中可以同样被检测到。利用CAP-C的方法,他们还发现在这些短程的相互作用中存在更多的组蛋白修饰。

CAP-C交联技术聚酰胺-胺型树枝状的新型多功能蛋白修饰交联剂

利用CAP-C的方法他们还发现了很多的非环状结构。之前对染色质构象的研究大多集中在环状区域,但是CAP-C发现了很多没有明显的区域选择性的非环状区域,它们结构更小并且在边界上缺乏CTCF motif。他们还利用了CHIp-seq技术发现了在非环状区域有更多的组蛋白修饰,并且他们发现抑制转录后非环状区域内的染色质相互作用大大降低了,文章认为环状结构域与非环状结构域的分子机制有很大的不同。

由于采用的树状高分子的大小可以精准的控制,CAP-C可以实现对不同大小区域的观测。文章中使用小的树状高分子捕获到了更多B区室的相互作用,大的树枝状高分子则更多的捕获A区室的相互作用。并且这一结论在高分辨的尺度依然成立。因此研究人员认为这一工具可以实现在更小的基因组(如果蝇)内鉴定染色质的三维结构。

  较后,文章还指出在抑制转录的过程中他们次发现部分区域的染色质相互作用增加了。这些区域一般存在多个启动子的相互作用,在抑制转录后,RNA聚合酶的水平显著上升,而此前有研究声称聚合酶在体内通过相分离形成聚合体,因此文章认为这一现象很有可能和相分离相关,但还需要实验验证。