用于检测细胞内一个或多个DNA分子内相互作用的方案制造技术

一种用于检测细胞内一个或多个DNA分子内的元件之间的相互作用的方法，其中元件在一级DNA序列中不相邻，该方法包括：a)提供细胞，其中紧邻的一个或多个DNA分子内的元件是交联的；b)同时裂解细胞和机械地分裂细胞内的DNA分子；c)邻位连接一个或多个分裂DNA分子；d)逆转连接DNA分子中的交联；e)对连接DNA分子进行测序；以及f)分析测序数据以检测细胞内一个或多个DNA分子内元件之间的相互作用。多个DNA分子内元件之间的相互作用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测细胞内一个或多个DNA分子内相互作用的方案


[0001]本专利技术总体上涉及一种用于检测细胞内一个或多个DNA分子内元件之间的相互作用的方法，其中元件在一级DNA序列中不相邻。

技术介绍

[0002]当前需要的是能够提供可改进对基因组空间组织的理解的信息的技术。发展速度缓慢的现有技术包括引入了偏差的步骤。这些偏差阻止整个基因组序列中DNA相互作用的解析。

技术实现思路

[0003]本专利技术人已经指出了用于检测和解析细胞内一个或多个DNA分子内元件之间的相互作用的新型方法。具体地，这些方法能够检测在一级DNA序列中不相邻的相互作用元件。相互作用信息可以提供对支撑基因组层次组织的构象特征的理解。具体地，这些构象特征包括整个染色体领域、大规模活性和抑制区室、拓扑相关域、核纤层蛋白相关域、核仁相关域以及相同或不同染色体内一个或多个元件之间的单独循环相互作用。当应用于异质宏基因组样品时，这些方法还可以提供同样的信息，尤其是识别细菌染色体与其质粒之间的相互作用。
[0004]这些方法的一项关键优势在于，同时进行的细胞机械分裂和交联DNA机械分裂的步骤意味着：由于方案中的步骤数量较少，因此引发错误的能力降低。单步式细胞裂解和DNA分裂使得这些方法得到简化和精简。此外，重要的是，这些方法提供了基于测序的元件相互作用信息，该信息与序列无关，因而不受限制酶靶向等偏差的影响；这些方法不受DNA碱基化学修饰或DNA序列可及性的影响。特别地，本领域中的类似方法在分裂步骤中利用限制酶。该方法不受限制酶基序的浓度过低或过高的基因组区域的影响。相反，根据本方法的DNA机械分裂能够在不牺牲分辨率的情况下最大程度地绘制测序数据。
[0005]因此，本文提供了一种用于检测细胞内一个或多个DNA分子内的元件之间相互作用的方法，其中这些元件在DNA一级序列中不相邻，该方法包括：a)提供一种细胞，其中一个或多个DNA分子内的元件靠近的DNA分子是交联的；b)同时裂解细胞并机械裂解细胞内的DNA分子；c)邻近连接一个或多个片段化的DNA分子；d)逆转连接的DNA分子中的交联；e)对连接的DNA分子进行测序；f)分析测序数据以检测细胞内一个或多个DNA分子内元素之间的相互作用。
[0006]还提供了一种用于检测细胞或细胞核内一个或多个DNA分子内元件之间相互作用的方法，其中元件在DNA一级序列中不相邻，该方法包括：a)提供细胞或细胞核，其中一个元件内的元件或多个相邻的DNA分子交联；b)通过珠跳动使细胞内的DNA分子机械断裂；c)邻近连接一个或多个片段化的DNA分子；d)逆转连接的DNA分子中的交联；e)对连接的DNA分子进行测序；f)分析测序数据以检测细胞内一个或多个DNA分子内元素之间的相互作用。
附图说明
[0007]应理解的是，附图仅用于说明本专利技术的特定实施例而并不旨在是限制性的。
[0008]图1示出了如何使用本公开的方法来提供关于一个或多个DNA分子内元件之间的相互作用的信息的实施例。该实施例显示了样品管中完整细胞的异质混合物。然后，将交联剂应用于完整细胞以交联细胞内的分子。特别地，该交联剂可以使DNA分子与相互作用的DNA分子、DNA分子与相互作用的蛋白质和/或蛋白质与相互作用的蛋白质交联。圆形虚线代表细胞、细胞核或任何其他囊泡。标有“基因组A”、“质粒A”和“基因组B”的线条代表DNA分子。较小的重叠灰色圆圈代表彼此相互作用并同时与DNA分子相互作用的蛋白质。因此，该示意图中的蛋白质“桥接”了一个或多个DNA分子内的相互作用元件。由于应用了交联剂，这些蛋白质
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蛋白质和蛋白质
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DNA相互作用会发生交联。通过“珠磨”的机械过程对细胞和DNA分子进行分裂。然后，将交联DNA分子的分裂末端连接到彼此接近的分裂末端。在示例性附图的顶部图中，在各个分子内元件的情况下，分裂基因组A DNA分子连接到分裂的质粒ADNA分子，其中各个分子内的元件，由此意味着彼此紧邻的各个交联DNA分子的片段末端被连接。该实施例表明，然后可以逆转交联并且可以纯化连接的DNA分子。在该实施例中，来自顶部图的经过纯化的连接DNA分子代表基因组A和质粒A序列的串联序列，这表明：这些序列内的元件在它们所源自的原始细胞中彼此相互作用。该实施例进一步表明，经过纯化的DNA分子随后可以通过聚合酶链反应(PCR)进行大小选择和扩增，然后再进行测序文库制备方案(例如，掺入一个或多个接头、前导序列和/或发夹环)和测序。
[0009]图2示出了示例性的生物信息学分析工作流程，借此通过图1中实施例描述的方法获得序列读数，其中通过基于纳米孔的方法执行获得测序读数的测序步骤。在图2中，这些测序读数被称为“纳米孔MetaPore
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C读数”。以MetaPore
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C读数(串联序列)为例的测序读数与参考基因组序列进行局部比对。从图2的左下图可以看出，单个测序读数的区域可能与存在于一个以上的物种/基因组中的相同序列对齐。因此，对通过每个单独的MetaPore
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C序列读数的比对路径进行优化，以解析测序读数所对齐的最可能的物种。该实施例进一步表明，基因组序列可以被隔离到合适长度(以bp为单位)的“分箱”中，并且可以将比对的MetaPore
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C测序读数分配给所述分箱。然后，基于所分配的读数在MetaPore
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C测序读数中彼此相邻的频率，分配给分箱的读数的数量可以用于制表接触图(热图)。
[0010]图3示出了源自示例性方法的数据，这些方法显示了益生菌样品中染色体内和染色体外接触(相互作用)的识别。A示出了包含在初始益生菌样品内的15种已知细菌菌株的表，对该初始益生菌样品执行图1中描绘的方法，以确定细胞内一个或多个DNA分子内元件之间的相互作用。B和C示出了代表根据图2中列出的生物信息学工作流程制备的A的15种细菌菌株中每一种的接触图。D示出了平均核苷酸密度热图，用于表示A的15个细菌菌株(和它们的相关质粒)之间的基因组相似程度。E和F示出了表示每个细菌DNA分子的接触数量和接触类型的条形图。
具体实施方式
[0011]应理解，所公开的产品和方法的不同应用可以根据本领域的特定需要而定制。还应理解，本文所用的术语仅出于描述本专利技术的特定实施例的目的，而不打算是限制性的。
[0012]另外，如在本说明书和所附权利要求中所使用的，除非内容另外明确指明，否则单
数形式的“一种(a)”、“一个(an)”以及“所述(the)”均包括复数对象。因此，例如，提及“多核苷酸(apolynucleotide)”包括两个或更多个多核苷酸，提及“跨膜孔(a transmembrane pore)”包括两个或更多个孔，等等。
[0013]本文引用的所有出版物、专利和专利申请，无论是上文还是下文，均通过引用整体并入本文。
[0014]方法
[0015]提供了一种用于检测细胞内一个或多个DNA分子内的元件之间相互作用的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于检测细胞内一个或多个DNA分子内元件之间的相互作用的方法，其中所述元件在一级DNA序列中不相邻，所述方法包括：a)提供细胞，其中紧邻的一个或多个DNA分子内的元件是交联的；b)同时裂解所述细胞和机械地分裂所述细胞内的所述DNA分子；c)邻位连接所述一个或多个分裂DNA分子；d)逆转所述连接DNA分子中的交联；e)对所述连接DNA分子进行测序；以及f)分析测序数据以检测所述细胞内所述一个或多个DNA分子内元件之间的相互作用。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述细胞被裂解并且通过珠磨分裂所述DNA分子。3.一种用于检测细胞或细胞核内一个或多个DNA分子内元件之间的相互作用的方法，其中所述元件在一级DNA序列中不相邻，所述方法包括：a)提供细胞或细胞核，其中紧邻的一个或多个DNA分子内的元件是交联的；b)通过珠磨机械地分裂所述细胞内的所述DNA分子；c)邻位连接所述一个或多个分裂DNA分子；d)逆转所述连接DNA分子中的交联；e)对所述连接DNA分子进行测序；以及f)分析测序数据以检测所述细胞内所述一个或多个DNA分子内元件之间的相互作用。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括交联所述DNA分子和/或DNA相互作用蛋白质的初始步骤。5.根据权利要求4所述的方法，其中通过用甲醛和/或戊二酸二琥珀酰亚胺酯(DSG)处理所述细胞来实现交联。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在步骤(c)之前使步骤(b)中产生的所述DNA片段平末...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴晓光，M，
申请(专利权)人：牛津纳米孔科技公开有限公司，
类型：发明
国别省市：