Hi-C是染色体构象捕获(Chromosome conformation capture)的一种衍生技术,是以整个细胞核为研究对象,利用高通量测序技术,结合生物信息分析方法,发现三维空间中的远程调控元件,揭示空间结构调控基因功能发挥的机制。
细菌Hi‑C与真菌Hi‑C分别是针对原核细菌、真核真菌的染色质三维构象捕获技术,基于体内交联、原位酶切、邻近连接原理,获取微生物全基因组空间互作信息,可用于染色体结构解析、转录调控、致病/耐药机制研究等。与动植物Hi‑C相比,微生物Hi‑C可使用菌体/孢子/菌丝完成建库,大幅提升难培养微生物的基因组组装与调控研究效率。
应用场景
微生物三维基因组结构解析
宿主-质粒、宿主-噬菌体的关联分析,理解抗生素耐药性及耐药性基因传播
宿主-可移动遗传元件(抗性基因、质粒和整合子)关联分析
工业菌株改造与合成生物学机制研究
实验原理
(1)使用甲醛处理细胞,固定DNA的构象;
(2)裂解细胞后,使用限制性内切酶酶切DNA,产生粘性末端;
(3)DNA末端补平修复,并同时引入生物素,标记寡核苷酸末端;
(4)使用DNA连接酶连接DNA片段;
(5)蛋白酶消化解除交联状态,提取DNA并随机打断为300~400bp片段;
(6)使用链酶亲和素磁珠捕获标记的DNA,进行二代建库测序。

Hi-C实验流程图
分析内容
分析分类 | 分析内容 | 备注 |
单样本 | 1.测序质量评估 | Clean Reads占比、碱基质量等 |
2.互作矩阵及互作图 | 全基因组/单染色体矩阵、分辨率统计、互作热图(全基因组/单染色体)、互作衰减曲线等 | |
3.细菌CIDs结构分析 | 单染色CID局部展示图、CID边界和内部统计结果(数目/GC含量)、CID的边界motif富集分析 | |
4.loops结构分析 | loops检测circos图、pileup分析等 | |
5.FIRE分析 | FIRE检测单染色体局部展示等 | |
6.基因组compact分析 | compact图 | |
多样本 | 1.全基因组层面比较分析 | 互作差减矩阵、距离互作频率比较分析 两两样本差减互作图谱、全基因组距离互作频率图 |
2.CIDs层面比较分析 | 样品间单染色CID局部展示图、差异CID边界GO/KEGG和motif富集分析、CID比较分类(Stable/Merge/Split/Rearrangement)等 | |
3.loops层面比较分析 | 差异loops GO/KEGG富集分析 | |
4.样本间compact比较 | 显著互作比较Venn图等 |