Método de captura de la conformació dels cromosomes
 |
Est artícul o secció necessita ser wikificat en un format adequat a les convencions d'estil de L'Enciclopèdia en valencià . Per favor, edita-lo per a complir en elles. No elimines est avís fins que ho hages fet. ¡Colabora ! També pots ajudar canviant este avís per u més específic. |
Les tècniques de captura de la conformació dels cromosomes (a sovint abreviats a tecnologies 3C) són un conjunt de métodos de biologia molecular utilisats per a analisar l'organisació espacial de cromatina en una cèlula.[1] Estos métodos quantifiquen el número d'interaccions entre loci genómicos que estan pròxims en l'espai 3-D, pero poden estar separats per molts nucleòtits en el genoma llineal.[2] Les freqüències d'interacció poden ser analisades directament, o poden ser convertides a distàncies i utilisades per a reconstruir estructures 3D .[3][4]
La diferència entre els métodos 3C està en el seu objectiu. Per eixemple, quan s'utilisa una PCR per a detectar interacció en un experiment 3C, es quantifiquen les interaccions entre dos fragments concrets. En contrast, Hi-C quantifica interaccions entre tots els parells possibles de fragments simultàneament. La seqüenciació profunda del material produït per 3C també produïx mapes d'interaccions de tot el genoma.
Història
[editar | editar còdic]Històricament, la microscopia era el método principal d'investigar l'organisació nuclear, poden ser datats des de 1590.[5][6]
En 1879, Walther Flemming va falcar el terme cromatina.[7]
En 1883, August Weismann va conectar la cromatina en l'herència.
En 1884, Albrecht Kossel va descobrir les histona.
En 1888, Sutton i Boveri varen propondre la teoria de continuïtat de cromatina durant el cicle celular[8]
En 1889, Wilhelm von Waldemeyer va crear el terme "cromosoma".[9]
En 1928, Emil Heitz va falcar la Heterocromatina i l'Eucromatina.[10]
En 1942, Conrad Waddington varen postular l'epigenetica.[11]
En 1948, Rollin Hotchkiss va descobrir la metilación de el ADN .[12]
En 1953, Watson i Crick varen descobrir l'estructura en doble hèliç de el ADN .[13]
En 1961, Mary Lió va postular el principi de la inactivación del cromosoma X.
En 1973/1974, es va descobrir la fibra de la cromatina .
En 1975, Chambon va falcar terme nucleosoma.
En 1982, es descrubrieron els territoris del Cromosoma.[14]
En 1984, John T. Lis va innovar la tècnica d'inmunoprecipitación de cromatina.
En 1993, es va publicar l'ensaig de ligación nuclear, un método que podria determinar les freqüències de circularización de el ADN en solució. Este ensaig s'usava per a mostrar que l'estrògen induïa l'interacció entre el promotor del gen de prolactina i un activador pròxim.[15]
En 2002, Job Dekker va introduir l'idea nova de que matrius denses de freqüències d'interacció entre loci podrien ser usades per a determinar l'organisació espacial dels genomes. Esta idea era la base per al seu desenroll del método de captura de la conformació de cromosomes (3C), publicat en 2002 per Job Dekker i colegues en el laboratori Kleckner en Universitat d'Harvard.[16][17]
En 2003, es finalizóo el Proyecte de Genoma Humà.
En 2006, Marieke Simonis va inventar el 4C. Dostie, en el Dekker laboratori, va inventar 5C.[18][19]
En 2007, B. Franklin Pugh va innovar en la tècnica CHIP-seq.[20]
En 2009, Lieberman-Aiden, i Job Dekker varen inventar la tècnica Hi-C, Melissa J. Fullwood va inventar la tècnica ChIA-pet.[21][22]
En 2012, El grup Ren , i els grups dirigits per Edith Va sentir i Job Dekker varen descobrir els dominis associats topologicamente (TADs) en mamífers.[23] Nora, E.P., Lajoie, B.R., Schulz, P. ej., Giorgetti, L., Okamoto, I., Criat, N., Piolot, T., van Berkum, N.L., Meisig, J., Sedat, J., Gribnau, J., Barillot, E., Blüthgen, N., Dekker, J., Oït, E. Espacial partitioning of the regulatory landscape of the X-inactivation centre. Nature. 485(7398):381-385. https://doi.org/10.1038/nature11049</ref>
En 2018, Longzhi Tan i colaboradors investaron la tècnica Dip-C.[24]
Métodos experimentals
[editar | editar còdic]Tots els métodos 3C comencen en uns passos similars en una mostra de cèlules.
Primer, els genomes de cèlula són entrecreuats en formaldehit, el qual introduïx unions que "congelen" l'interacció entre loci genómicos.[25] El tractament més comú és: 1-3% de formaldehit durant 10-30min a temperatura ambiente, aixina i tot, és necessari una estandardisació per a impedir l'entrecreuat proteïna-ADN, ya que açò pot afectar negativament a l'eficàcia de digestió en el pas següent.[26] El genoma es talla en fragments en una endonucleasa de restricció. El tamany dels fragments de restricció determina la resolució del mapage de l'interacció. Les enzimes utilisades per a este propòsit poden ser, per eixemple, enzimes de restricció (REs) que reconeixen seqüències de 6pbc, com EcoR1 o HindIII, donant com resultat corts en el genoma una volta cada 4000bp, donant aproximadament 1 milló de fragments en el genoma humà.[27] Per a realisar un mapage més precís de les interaccions, també es pot utilisar una enzima de restricció que reconega 4bp. El següent pas és una ligación aleatòria. Açò té lloc a concentracions baixes de ADN en presència de l'ADN ligasa T4, de manera que la ligación entre fragments entrecreuats sobre fragments no entrecreuats està favorida.[28] Posteriorment,els loci que interaccionen es quantifiquen per métodos de PCR .
Métodos originals
[editar | editar còdic]3C (un-vs-un)
[editar | editar còdic]L'experiment de captura de la conformació dels cromosomes (3C) quantifica interaccions entre un parell només de loci genómicos. Per eixemple, 3C pot ser usat per a comprovar un loci candidat de ser activador del promotor. Els fragments lligats són detectats utilisant PCR en primers coneguts.
4C (un-vs-tots)
[editar | editar còdic]El método de captura en chip de conformació de la cromatina (4C) captura interaccions entre un locus i tots els loci genómicos. Implica un segon pas de ligación per a crear fragments de ADN circulares, els quals es formen per mig d'una PCR inversa. La PCR inversa permet utilisar la seqüència coneguda per a amplificar la seqüència desconeguda lligada.[29] En contrast a 3C i 5C, la tècnica 4C no requerix coneiximent previ de les interaccions de les regions cromosòmiques. Els resultats obtinguts utilisant 4C són altament reproduibles en la majoria de les interaccions pròximes que es detecten. En un sol microarreglo, poden analisar-se aproximadament un milló d'interaccions .cita requerida
5C (molts-vs-molts)
[editar | editar còdic]El método de captura de la conformació de lo cromosomes segons la còpia de carbono (5C) detecta les interaccions entre tots els fragments de restricció dins d'una regió donada, en el tamany d'esta regió típicament no major que una megabase.[2][30] Açò es fa lligant cebadores universals a tots els fragments. No obstant, 5C té una cobertura relativament baixa. La tècnica 5C supera els problemes d'unió en l'etapa de ligación intramolecular i és útil per a construir interaccions complexes de loci específics d'interés. Este enfocament no és adequat per a realisar interaccions complexes de tot el genoma, ya que requerirà l'us de millons de cebadores 5C.
Hi-C (tot-vs-tot)
[editar | editar còdic]Hi-C usa seqüenciació d'alt rendiment per a trobar la seqüència nucleotídica dels fragments.[30] El protocol original va utilisar paired-end sequencing, el qual recupera una seqüència curta de cada extrem de cada fragment lligat. Aixina, per a un fragment lligat dau, les dos seqüències obtingudes tindrien que representar dos llocs de restricció diferents que varen ser units en el pas de ligación aleatòria. El parell de seqüències és individualment alineat en el genoma, i per això determina els fragments que implicaven l'event de ligación. D'ahí, totes les interaccions per parells possibles entre fragments són examinades.
Els investigadors intenten estendre de la detecció Hi-C a un estudi que se centra en l'exploració d'un tumor primari de cervell.[31] En anterioritat a l'exploració de tumors, Hi-C estava focalizado principalment en llínees de cèlula.[32]
Dip- C
[editar | editar còdic]
Método d'estudi de l'estructura de la cromatina basat en una modificació de la tècnica anterior de conformació de la cromatina, Hi-C, combinat en un amplificament de tot el genoma en alta cobertura per múltiple amplificament de “end-tagging” cridat META. En concret, es modifica el pas de ligación en biotina del método Hi-C. Este tipo de tècniques requerix un anàlisis bioinformático posterior. Este algoritme és capaç de resoldre la majoria dels contactes de la cromatina de cada haplotipo celular. No obstant, per a resoldre els haplotipos dubtosos s'establix un algoritme segons l'hipòtesis del veïnat. Esta postula que dos haplotipos homòlecs deuen tindre diferents patrons de contacte i que, per tant, els haplotipos desconeguts d'un cromosoma deuen contactar en una regió cromosòmica propenca o veïna. Els autors definixen el veïnat com una superelipse en un exponent de 0.5 i un radi de 10 Mb. Este método, a diferència dels anteriors (3C, 4C, 5C i Hi-C), permet analisar l'estructura de la cromatina de cèlules diploides basant-se en polimorfisme d'un únic nucleòtit o SNPs. D'esta manera, es conseguix establir qué haplotipo celular està implicat en cada contacte cromosòmic. L'estudi dut en este método confirma que detecta més contactes entre els cromosomes i un menor número de falsos positius.[24]
Métodos basats en la captura de seqüència
[editar | editar còdic]Un gran número de métodos utilisa la captura d'oligonucleotidos per a enriquir les biblioteques de loci d'interés en 3C i Hi-C .[33] Estos métodos inclouen Capture-C, NG Capture-C, Capture-3C, i Captura Hi-C. Estos métodos són capaços de produir major sensibilitat i resolució que les basades en 4C.[34][35][36][37][38]
Métodos de cèlula individual (Single-cell)
[editar | editar còdic]Els métodos de Hi-C de single-cell s'usen per a investigar les interaccions que ocorren en cèlules individuals.[39][40]
Métodos basats en immunoprecipitación
[editar | editar còdic]CHIP-loop
[editar | editar còdic]CHIP-loop combina métodos 3C en CHIP-seq per a detectar interaccions entre dos loci d'interés mediat per una proteïna d'interés.[41] El CHIP-loop pot ser útil en identificar interaccions cis- i trans- de llarc alcanç mediada a través de proteïnes ya que les colsiones de DNA freqüent no ocorren.cita requerida
Métodos de tot el genoma (genome-wide)
[editar | editar còdic]ChIA-PET combina Hi-C en CHIP-seq per a detectar totes les interaccions per mig d'una proteïna d'interés.[42] HiChIP va ser dissenyat per a portar a terme anàlisis similars a ChIA-PETA pero en menys material d'entrada.[43]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Gens & Development.26(1)
- 11–24.doi:10.1101/gad.179804.111.
- ↑ Cell.148(5)
- 1068.i1–2.doi:10.1016/j.cell.2012.02.019.
- ↑ Cell.159(7)
- 1665–1680.doi:10.1016/j.cell.2014.11.021.
- ↑ Bioinformatics.30(12)
- i26–i33.doi:10.1093/bioinformatics/btu268.
- ↑ Gens & Development.30(12)
- 1357–1382.doi:10.1101/gad.281964.116.
- ↑ «Copia archivada». Archivat des d'el original, el 22 d'abril de 2018. Consultat el 1 de decembre de 2018.
- ↑ «Photography by Benjamin Saur Tübingen Walther Flemming a German physician and».
- ↑ MARTINS, L.A.-C.P.. Did Sutton and Boveri propose the baix-called Sutton-Boveri chromosome hypothesis?. Genet. Mol. Biol. [online]. 1999, vol.22, n.2 [cited 2017-12-07], pp.261-272. Available from: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1415-47571999000200022&lng=en&nrm=iso>. ISSN 1415-4757. https://dx.doi.org/10.1590/S1415-47571999000200022.
- ↑ «Gens and genetics: The language of scientific discovery». Archivat des d'el original, el 29 de giner de 2018. Consultat el 1 de decembre de 2018.
- ↑ «Heterochromatin and euchromatin mains».
- ↑ Deichmann, U. (2016). Epigenetics: The origins and evolution of a fashionable topic. Developmental Biology, 416(1), 249–254. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ydbio.2016.06.005
- ↑ Lu, H., Liu, X., Deng, Y., & Qing, H. (2013). DNA methylation, a hand behind neurodegenerative diseases. Frontiers in Aging Neuroscience, 5, 85. http://doi.org/10.3389/fnagi.2013.00085
- ↑ «The Francis Crick Papers: The Discovery of the Double Helix, 1951-1953».
- ↑ Cremer, T., & Cremer, M. (2010). Chromosome Territories. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 2(3), a003889. http://doi.org/10.1101/cshperspect.a003889
- ↑ Science.261(5118)
- 203–206.doi:10.1126/science.8327891.
- ↑ Science.295(5558)
- 1306–11.doi:10.1126/science.1067799.
- ↑ Briefings in Functional Genomics.10(1)
- 11–7.doi:10.1093/bfgp/elq034.
- ↑ Simonis, M., Klous, P., Splinter, E., Moshkin, Y., Willemsen, R., & de Wit, E. (2006). Nuclear organization of active and inactive chromatin domains uncovered by chromosome conformation capture-on-chip (4C). Nat Genet, 38. https://doi.org/10.1038/ng1896
- ↑ Dostie, J., Richmond, T. A., Arnaout, R. A., Selzer, R. R., Lee, W. L., & Honan, T. A. (2006). Chromosome Conformation Capture Carbon Copy (5C): a massively parallel solution for mapping interactions between genomic elements. Genome Res, 16. https://doi.org/10.1101/gr.5571506
- ↑ Albert, I., Mavrich, T. N., Tomsho, L. P., Qi, J., Zanton, S. J., Schuster, S. C., & Pugh, B. F. (2007). Translational and rotational settings of H2A.Z nucleosomes across the Saccharomyces cerevisiae genome. Nature, 446, 572. Retrieved from https://dx.doi.org/10.1038/nature05632
- ↑ Lieberman-Aiden, E., van Berkum, N. L., Williams, L., Imakaev, M., Ragoczy, T., & Telling, A. (2009). Comprehensive mapping of long-range interactions reveals folding principles of the human genome. Science, 326. https://doi.org/10.1126/science.1181369
- ↑ Fullwood, M. J., Liu, M. H., Pa, Y. F., Liu, J., Xu, H., & Mohamed, Y. B. (2009). An oestrogen-receptor-alpha-bound human chromatin interactome. Nature, 462. https://doi.org/10.1038/nature08497
- ↑ Dixon, J. R., Selvaraj, S., Yue, F., Kim, A., Li, Y., Shen, Y., … Ren, B. (2012). Topological Domains in Mammalian Genomes Identified by Analysis of Chromatin Interactions. Nature, 485(7398), 376–380. http://doi.org/10.1038/nature11082
- ↑ 24,0 24,1 Science.361(6405)doi:10.1126/science.aat5641.
- ↑ (2009) Chromatin Immunoprecipitation Assays (en en), Humana Press, Totowa, NJ, pp. 171–188. doi:10.1007/978-1-60327-414-2_12. ISBN 9781603274135.
- ↑ (2012).Methods.58(3)
- 192–203.doi:10.1016/j.ymeth.2012.07.022.
- ↑ Cold Spring Harbor Protocols.2015(6)
- 580–6.ISSN 1940-3402.doi:10.1101/pdb.prot085175.
- ↑ PLOS ONE.8(3)
- i60403.ISSN 1932-6203.doi:10.1371/journal.posa.0060403.
- ↑ Nature Genetics.38(11)
- 1348–1354.doi:10.1038/ng1896.Consultat el 30 de maig de 2016.
- ↑ Science.326(5950)
- 289–293.doi:10.1126/science.1181369.Consultat el 30 de maig de 2016.
- ↑ Genome Biology.18(1)
- 125.ISSN 1474-760X.doi:10.1186/s13059-017-1253-8.
- ↑ Nature Biotechnology.31(12)
- 1119–1125.ISSN 1546-1696.doi:10.1038/nbt.2727.
- ↑ Nature Reviews Molecular Cell Biology.17(12)
- 743–755.doi:10.1038/nrm.2016.104.
- ↑ Nature Genetics.46(2)
- 205–212.ISSN 1061-4036.doi:10.1038/ng.2871.
- ↑ Nature Methods.13(1)
- 74–80.ISSN 1548-7091.doi:10.1038/nmeth.3664.
- ↑ Nature Genetics.46(2)
- 205–212.doi:10.1038/ng.2871.Consultat el 6 de juny de 2016.
- ↑ Nature Communications.6
- 6178.doi:10.1038/ncomms7178.
- ↑ Nature Methods.14(2)
- 125–134.ISSN 1548-7091.doi:10.1038/nmeth.4146.
- ↑ Nature.502(7469)
- 59–64.doi:10.1038/nature12593.
- ↑ Nature Reviews Genetics.16(12)
- 716–726.doi:10.1038/nrg3980.
- ↑ Nature Genetics.37(1)
- 31–40.doi:10.1038/ng1491.Consultat el 30 de maig de 2016.
- ↑ Nature.462(7269)
- 58–64.doi:10.1038/nature08497.Consultat el 30 de maig de 2016.
- ↑ Nature Methods.13(11)
- 919–922.ISSN 1548-7105.doi:10.1038/nmeth.3999.
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Método de captura de la conformación de los cromosomas» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.