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染色體結(jié)構(gòu)捕捉技術(shù)自從人類(lèi)開(kāi)始使用顯微鏡觀察細(xì)胞以來(lái)，細(xì)胞核內(nèi)的絲狀染色體構(gòu)造一直為科學(xué)家所好奇。隨著逐步建構(gòu)的遺傳學(xué)與生物化學(xué)概念，包括：由四個(gè)鹼基構(gòu)成密碼的DNA是生物體內(nèi)的主要遺傳物質(zhì)，影響性狀表現(xiàn)的基因位在染色體上，DNA是由雙股螺旋分子所構(gòu)成，強(qiáng)化子影響啟動(dòng)子對(duì)其所屬基因的表現(xiàn)調(diào)控等。  圖一 3C技術(shù)原理與衍生之4C、5C及Hi-C技術(shù)。
他們的實(shí)驗(yàn)首先使用低濃度福馬林處理細(xì)胞，使距離相近的絲狀染色體產(chǎn)生鍵結(jié)，再用限制酶將大片段DNA切成小片段，使得鍵結(jié)的DNA序列形成X型構(gòu)造（圖一），接著用接合酶將X型DNA分子的兩端進(jìn)行分子內(nèi)接合，以產(chǎn)生8字型或絲帶狀DNA構(gòu)造。再以65℃左右高溫進(jìn)行反鍵結(jié)，將第一步產(chǎn)生的相鄰DNA分子間鍵結(jié)打開(kāi)，使接合的分子恢復(fù)成線狀或環(huán)狀。最后，以定量聚合酶連鎖反應(yīng)放大產(chǎn)物及后續(xù)定序。
由于相鄰DNA序列有較高的機(jī)率于實(shí)驗(yàn)的第一步中產(chǎn)生鍵結(jié)，使得實(shí)驗(yàn)最后定量聚合酶連鎖反應(yīng)中，相鄰序列有較多的反應(yīng)產(chǎn)物。接著以定序結(jié)果反推序列于基因體上的位置，如此便能推測(cè)引子的目標(biāo)序列與基因體內(nèi)的其他特定序列，在空間上具有何種程度的交互作用，也就能依此建構(gòu)一段特定DNA序列的染色體在細(xì)胞核內(nèi)的3D結(jié)構(gòu)。使用3C技術(shù)所得到的DNA結(jié)構(gòu)圖譜 ，可用來(lái)解釋DNA結(jié)構(gòu)上的改變，包括直鏈形成環(huán)形DNA，如何調(diào)控特定基因的表現(xiàn)。還有，由于DNA片段在空間上的相互作用，會(huì)造成染色體構(gòu)型上的改變，進(jìn)而影響相關(guān)基因的調(diào)控，因此可研究強(qiáng)化子和啟動(dòng)子如何影響目標(biāo)基因的RNA轉(zhuǎn)錄。
 圖二模擬3C技術(shù)所得之序列位置對(duì)照聚合酶反應(yīng)產(chǎn)物圖與DNA構(gòu)型圖譜。
左圖模擬基因A經(jīng)過(guò)3C技術(shù)所得之上下游序列片段(1到7)聚合酶連鎖反應(yīng)產(chǎn)量。由于聚合酶反應(yīng)產(chǎn)物量與相鄰DNA序列在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中形成的鍵結(jié)率成正相關(guān)，因此可以由縱軸的數(shù)值反應(yīng)出片段之間在空間上的遠(yuǎn)近，進(jìn)而推測(cè)出長(zhǎng)鏈DNA在空間上的相互作用關(guān)系圖譜。序列片段1到7中，可能部分為已知的強(qiáng)化子，另外功能從未被描述但與基因A有相互作用的其他片段，則可能是具有功能的強(qiáng)化子。因此可以藉由3C技術(shù)得到新的基因調(diào)控片段與機(jī)制。另外，以往功能從未被描述的DNA序列，也可因?yàn)?C技術(shù)的應(yīng)用，得以讓研究人員從序列與基因片段的交互作用中，預(yù)測(cè)出新的基因表現(xiàn)調(diào)控機(jī)制。因此，3C技術(shù)的發(fā)展為基因表現(xiàn)的研究帶來(lái)了相當(dāng)大的突破。 然而3C技術(shù)也不是全然沒(méi)有限制，由于大部分雙倍體生物的基因只有一對(duì)序列，針對(duì)基因體中數(shù)百萬(wàn)鹼基對(duì)進(jìn)行放大時(shí)，稀少片段所得到的訊號(hào)往往容易被非專(zhuān)一性鍵結(jié)的雜訊給覆蓋。因此對(duì)照組挑選、謹(jǐn)慎的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確解讀，有可能會(huì)造成3C實(shí)驗(yàn)結(jié)果判定上的困難。另外，由于3C技術(shù)針對(duì)目標(biāo)序列以聚合酶連鎖反應(yīng)進(jìn)行放大，在一次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中要探討整個(gè)基因體序列的交互作用必須準(zhǔn)備相當(dāng)多的引子對(duì)，仍然限制全基因體3D結(jié)構(gòu)的分析 。
隨著生物晶片以及更便宜且高通量的次世代定序陸續(xù)發(fā)展，以3C為基礎(chǔ)的4C、5C或 HiC 等技術(shù)，被設(shè)計(jì)并應(yīng)用以解構(gòu)一條帶有數(shù)億鹼基對(duì)染色體的構(gòu)型 ，或提升到數(shù)千個(gè)鹼基對(duì)以下的解析度，使科學(xué)家能夠更精確地預(yù)測(cè)可能的基因調(diào)控序列及染色體結(jié)
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