Richtlinien zur Einreichung von Proben
Was ist Hi-C-Sequenzierung?
DNA und Chromosomen nehmen den 3D-Raum im Zellkern ein. Während genetische Informationen linear gespeichert sind, finden Genexpression, Regulation und Interaktionen zwischen Enhancern und Promotoren innerhalb komplex gefalteter Chromatinstrukturen statt. Diese räumliche Organisation beeinflusst grundlegend die genomische Funktion.
Die Hi-C-Technologie ist ein leistungsstarkes Verfahren zur Erfassung der dreidimensionalen Architektur von Genomen, indem Chromatin-Interaktionen im Zellkern kartiert werden. Der Prozess beginnt mit der Vernetzung von nukleärem Chromatin, was hilft, die räumliche Anordnung von Chromatinregionen, die nahe beieinander liegen, zu bewahren. Anschließend wird eine Restriktionsenzymverdauung durchgeführt, um das Chromatin in kleinere Fragmente zu zerlegen, gefolgt von einer Nähe-Ligation, einer Technik, die das Zusammenfügen von Fragmenten erleichtert, die in engem räumlichen Kontakt standen. Die resultierenden chimären Fragmente werden dann einer Hochdurchsatz-Sequenzierung unterzogen, die die Erzeugung großer Datenmengen ermöglicht, die die Chromatin-Interaktionen repräsentieren. Schließlich wird eine bioinformatische Rekonstruktion verwendet, um diese Daten zu verarbeiten und eine genomweite Karte der räumlichen Interaktionen zu erstellen, die den Forschern hilft, wichtige regulatorische Elemente und strukturelle Mechanismen zu identifizieren, die die genomische Funktion beeinflussen. Dieser umfassende Ansatz ermöglicht ein tieferes Verständnis dafür, wie das Genom organisiert ist und wie seine räumliche Konfiguration die Genregulation und zelluläre Prozesse beeinflusst.
Houda Belaghzala, Job Dekker u. a. "Hi-C 2.0: Ein optimiertes Hi-C-Verfahren zur hochauflösenden genomweiten Kartierung der Chromosomenkonformation." Methoden 123 (2017)
Anwendungen der Hi-C-Sequenzierung?
Entdecken Sie wichtige Erkenntnisse über die Genomarchitektur mit Hi-C-Sequenzierung. Bei CD Genomics ermöglicht unsere Plattform Forschern, die Genregulation zu untersuchen, Chromatin-Interaktionen zu kartieren und 3D-strukturelle Variationen in verschiedenen biologischen Kontexten aufzudecken.
- Genregulationsmechanismen
Konstruiere genomweite Interaktionskarten, um distale regulatorische Elemente zu identifizieren und die Rollen von Kompartimenten, TADs und Chromatin-Schleifen zu erhellen.
- Synthetische Biologie
Charakterisieren Sie die räumliche Organisation und die funktionalen Dynamiken von konstruierten genomischen Systemen.
- Chromosomenebene Genomassemblierung
Scaffold-Contigs unter Verwendung von Chromatin-Interaktionsmustern erstellen (intra-chromosomal > inter-chromosomal; abstandsabhängiger Zerfall).
- Haplotyp-Phasierung
Erzeugen Sie phasierte Assemblies unter Verwendung von heterozygoten SNPs und cis-verknüpfte Lese-Paare.
- Krankheits- und Krebsforschung
Integrieren Sie 3D-Genomik mit Multi-Omics (WGS/RNA-seq/ATAC-seq), um Krankheitsmechanismen zu entschlüsseln.
- Zelluläre Differenzierung
Profilieren Sie die Chromatindynamik über Entwicklungsstadien oder Umweltbedingungen hinweg.
- Pflanzenstressreaktion und agronomische Merkmale
Korrrelieren Sie chromatinstrukturelle Variationen mit transkriptomischen/epigenetischen Datensätzen unter biotischem/abiotischem Stress.
- Mikrobielle Anpassung
3D-Kartierung der Umstrukturierung (CID/TAD-Grenzen) in Bakterien/Schimmelpilzen unter selektivem Druck zur Aufdeckung von Resistenzmechanismen.
- Pan-3D Genomik
Definieren Sie strukturelle Variationen (Kompartimente, TADs) über Pan-Genome, um die 3D-funktionale Vielfalt zu charakterisieren.
Hi-C-Sequenzierungsdienstleistungen Optionen
CD Genomics bietet eine Vielzahl flexibler Hi-C-Sequenzierungsdienstleistungen an, um unterschiedlichen Forschungszielen und Budgetanforderungen gerecht zu werden:
| Diensttyp | Beste Anwendung | Hauptvorteil |
|---|---|---|
| Standard Hi-C-Sequenzierung | Genomassemblierung, TAD-/Kompartimentanalyse. | Umfassend: Globaler Überblick über die Chromatinarchitektur. |
| Capture Hi-C (Zielgerichtet) | Studieren spezifischer Promotoren oder Krankheitsloci (≤6Mb). | Hohe Auflösung: Tiefere Abdeckung von Schleifen bei geringeren Kosten/Rauschen. |
| Meta Hi-C (3C) | Komplexe mikrobielle Gemeinschaften. | Metagenomisches Scaffolding: Plasmide/Phagen spezifischen Wirtsgenomen zuordnen. |
Workflow für den Service zur gesamten Genomsequenzierung
Bei CD Genomics bieten wir einen nahtlosen, durchgängigen Sequenzierungsdienst an, der darauf ausgelegt ist, konsistente, hochwertige Ergebnisse zu gewährleisten. Unser standardisierter Arbeitsablauf – von der Probenabgabe bis zur Datenlieferung – ist darauf ausgelegt, die Reproduzierbarkeit zu unterstützen, die Forschung zu optimieren und Entdeckungen in allen Arten von genomischen Studien zu beschleunigen.
Wie wir es machen:
VernetzungWir "einfrieren" den Zellkern, um die 3D-Chromatinstrukturen zu erhalten.
Verdauung & LigationChromatin wird verdaut und wieder ligiert, wobei DNA-Stränge verbunden werden, die im 3D-Raum physisch nahe beieinander liegen, auch wenn sie in der linearen Sequenz weit auseinander sind.
Sequenzierung & KartierungDie resultierenden chimären Bibliotheken werden sequenziert, um eine genomweite Kontaktkarte zu erstellen.
Technische AnmerkungUnsere optimierten Hi-C-Protokolle reduzieren Hintergrundgeräusche und gewährleisten eine hochauflösende Erkennung von topologischen assoziierten Domänen (TADs) und Chromatinschleifen.
Hi-C-Sequenzierungs-Bioinformatikanalyse
CD Genomics bietet umfassende und flexible Bioinformatikanalyse-Dienstleistungenvon grundlegender Datenverarbeitung bis hin zu fortgeschrittenen maßgeschneiderten Analysen.
Die Standardanalyse umfasst:
Qualitätskontrolle (Interaktionsrate, gültige Paare).
Interaktions-Wärmebildgenerierung (Global & Lokal).
A/B Abteilungsidentifikation.
TAD-Anruf und Grenzanalyse.
Erweiterte/benutzerdefinierte Analyse:
DifferentialtopologieVergleichen Sie die Chromatinstrukturen zwischen den Bedingungen (z. B. Behandelt vs. Kontrolle).
Multi-Omics-IntegrationÜberlagern Sie Hi-C-Schleifen mit RNA-seq-Expressionsdaten oder ATAC-seq-Zugänglichkeitsspitzen.
3D-ModellierungComputergestützte Rekonstruktion der physischen Genomstruktur.
Ihr Datenpaket
RohdatenFASTQ-Dateien.
Kartierte Daten: BAM/VCF-Dateien.
VisualisierungInteraktions-Hitzekarten, TAD-Diagramme und Circos-Diagramme.
BerichtUmfassender PDF-Bericht mit Methoden und Zitaten.
Beispielanforderungen
| Probenart | Mindestmenge |
|---|---|
| Zelllinien | ≥ 106 Zellen |
| Blut (EDTA) | ≥ 1 ml |
| Tiergewebe | ≥ 1 g (Muskeln, Leber) |
| Paläntgewebe | ≥ 2 g (frische junge Blätter) |
Tipps:
- Schnellgefrieren Sie frische Proben in flüssigem Stickstoff und versenden Sie sie auf Trockeneis.
- DNA-Extraktionsdienste sind auf Anfrage verfügbar.
- Für spezielle Probenarten oder Szenarien mit geringem Input kontaktieren Sie uns für einen maßgeschneiderten Plan.
Warum CD Genomics für Hi-C-Sequenzierung wählen?
CD Genomics bietet hochmoderne Hi-C-Sequenzierungsdienste mit branchenführender Technologie und umfassender bioinformatischer Unterstützung an. Unser Expertenteam sorgt für genaue Ergebnisse, pünktliche Lieferung und außergewöhnlichen Kundenservice, was uns zu einem vertrauenswürdigen Partner für all Ihre genomischen Forschungsbedürfnisse macht.
- Spitzenmoderne Technologie:
CD Genomics nutzt die neuesten Plattformen der Next-Generation-Sequenzierung (NGS) und gewährleistet hohe Genauigkeit, hohe Auflösung und zuverlässige Daten, die den Anforderungen der modernen genomischen Forschung entsprechen.
- Umfassende bioinformatische Unterstützung:
Unser Expertenteam für Bioinformatik bietet eine umfassende Analyse von Sequenzierungsdaten, einschließlich der Kartierung von Chromatininteraktionen, 3D-Genom-Modellierung und statistischer Analyse, um Ihnen zu helfen, komplexe genomische Strukturen zu verstehen.
- Anpassbare Serviceoptionen:
Wir verstehen, dass jedes Forschungsprojekt einzigartig ist. Deshalb bieten wir flexible Hi-C-Sequenzierungsoptionen an – von Standard- bis hin zu hochauflösenden und maßgeschneiderten Lösungen – die auf Ihre spezifischen Forschungsbedürfnisse und Ihr Budget zugeschnitten sind.
- Expertenrat während des gesamten Prozesses:
Unser Team aus erfahrenen Forschern und Bioinformatikern unterstützt Sie von Anfang bis Ende. Von der Vorbereitung der DNA-Proben bis zur Interpretation der Ergebnisse stellen wir sicher, dass Sie auf jedem Schritt des Weges das höchste Maß an Fachwissen erhalten.
- Unvergleichlicher Kundenservice:
Mit einem kundenorientierten Ansatz bieten wir personalisierten Service und fachkundige Beratung. Unser Team steht jederzeit zur Verfügung, um Fragen zu beantworten und Unterstützung zu bieten, um ein reibungsloses und nahtloses Erlebnis für jeden Kunden zu gewährleisten.
Referenzen:
- Houda Belaghzala, Job Dekker u. a. "Hi-C 2.0: Ein optimiertes Hi-C-Verfahren zur hochauflösenden genomweiten Kartierung der Chromosomenkonformation." Methoden 123 (2017): 56-65 https://doi.org/10.1016/j.ymeth.2017.04.004
- Erez Lieberman-Aiden, Nynke L. van Berkum u. a. "Umfassende Kartierung von Langstreckeninteraktionen zeigt Faltprinzipien des menschlichen Genoms." Science 326, Nr. 5950 (2009): 289–293. https://doi.org/10.1126/science.1181369
- Schöpflin, Robert, et al. "Integration von Hi-C mit Kurz- und Langlesegenomsequenzierung enthüllt die Struktur von keimbahnveränderten Genomen." Nature Communications 13.1 (2022): 6470. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-022-34053-7
- Xiaofei Zeng, Zili Yi., et al. "Chromosomenebene Scaffolding von haplotypaufgelösten Assemblierungen unter Verwendung von Hi-C-Daten ohne Referenzgenome." Nature Plants (2024): 39103456. https://doi.org/10.1038/s41477-024-01755-3
- Keerthivasan Raanin Chandradoss, Prashanth Kumar Guthikonda u. a. "Biased visibility in Hi-C-Datensätzen kennzeichnet dynamisch regulierte kondensierte und dekonstruierte Chromatinzustände im gesamten Genom." BMC Genomics 21 (2020): 175. https://doi.org/10.1186/s12864-020-6580-6
Demo
Abbildung 1: Integrierter Hi-C Arbeitsablauf und Qualitätskontrollmetriken
Abbildung 2: Globales Landschaft der Chromatin-Kompartimentierung und Topologie.
Abbildung 3: Feinauflösung von topologischen Assoziationsdomänen (TADs) und funktionale Interpretation.
Häufig gestellte Fragen
1. Warum ist die 3D-Genomforschung wichtig?
Während genetische Informationen in der linearen Sequenz des Genoms kodiert sind, erfolgen Genexpression, Regulation und Wechselwirkungen zwischen Genen und regulatorischen Elementen innerhalb der komplexen dreidimensionalen Struktur der Chromatin. Diese räumliche Anordnung spielt eine entscheidende Rolle bei der Genexpression, die von verschiedenen regulatorischen Elementen beeinflusst wird. Daher ist das Studium der 3D-Konformation des Genoms entscheidend für das Verständnis der regulatorischen Mechanismen, die die Genexpression steuern.
2. Benötigt Hi-C biologische Replikate? Welches Datenvolumen wird benötigt?
Basierend auf aktuellen Forschungen wird empfohlen, Hi-C mit zwei biologischen Replikaten durchzuführen. Die Sequenzierungstiefe für jede Probe hängt von der erforderlichen Auflösung ab und liegt typischerweise zwischen 100x und 300x Genomabdeckung.
3. Was bedeuten einige Schlüsselbegriffe in der 3D-Genomik?
1) Chromatinterritorium: Der räumliche Bereich, der von Chromatin im Zellkern eingenommen wird.
2) Kompartiment: Regionen der Chromatin, die in A (Euchromatin) und B (Heterochromatin) Kompartimente bei höheren Organismen klassifiziert werden.
3) TAD: Ein Bereich im Genom, in dem Gene häufig miteinander interagieren, während die Interaktionen mit Genen aus anderen TADs minimal sind. Diese Bereiche sind im Allgemeinen voneinander isoliert.
4) Schleife: Chromatin-Schleifen, die durch Interaktionen zwischen zwei Genen gebildet werden und eine zirkuläre Chromatinstruktur ergeben, die bei hoher Auflösung beobachtet wird.
5) cis-Interaktion zwischen Chromosomen: Interaktionen zwischen Genen, die sich auf demselben Chromosom befinden.
6) Transinter-Chromosomeninteraktion: Interaktionen zwischen Genen, die sich auf verschiedenen Chromosomen befinden.
4. Wie sollten Proben mit niedriger Zellzahl eingereicht werden?
Für Proben mit niedriger Zellzahl die Probe in 10 µL PBS unter Verwendung von niedrig haftenden PCR-Röhrchen suspendieren, um Probenverluste zu minimieren. Die Probe schnell in flüssigem Stickstoff einfrieren und auf Trockeneis versenden.
5. Was sind die Vor- und Nachteile von Promoter Capture Hi-C im Vergleich zu Hi-C?
Vorteile1) Mit der gleichen Datenmenge bietet Promoter Capture Hi-C eine tiefere Abdeckung der Zielregionen und liefert detailliertere Interaktionsdaten. 2) Im Vergleich zu den genomweiten Interaktionsdaten von Hi-C hat Promoter Capture Hi-C ein geringeres Hintergrundrauschen, eine höhere Auflösung und ausgeprägtere, reichhaltigere Schleifenstrukturen. Nachteile1) Promoter Capture Hi-C erfasst nur Interaktionen, die Promotoren betreffen, und liefert keine umfassenden genomweiten Interaktionsdaten.
6. Was ist der experimentelle Workflow für Promoter Capture Hi-C?
Quervernetzung-Endreparatur (Biotinmarkierung)-Ligation, Fragmentierung und Biotinfang-Vorbereitung der Next-Generation-Bibliothek-Probenhybridisierung und -fang-Konstruktion der Promoter-Capture-Hi-C-Bibliothek
