引 言
Micro-C / Micro-C XL技术借助于MNase切割染色体，将三维基因组分辨率提高到了200 bp，高于传统高分辨率Hi-C技术的kb级别上限。这一极高分辨率解析基因组三维结构的工具，犹如巧夺天工的显微镜，进一步揭示了核小体水平基因组三维结构的特性。与此同时，分辨率的提升，使得针对超高分辨率基因组三维空间结构的分析切入点，与传统高分辨率Hi-C产生了一定的差异；在此，针对Micro-C / Micro-C XL在核小体水平及基因水平的互作特性与进行简要介绍。
Micro-C XL特有loops能捕获到更多TAD内部loops滑动暂停位点信息
图1 Micro-C XL 与 Hi-C的loops差异
在Nils Krietenstein等的研究中发现在人类ESCs以及HFFs细胞系中，相较于传统高分辨率Hi-C技术，Micro-C XL技术能识别到更多的loops；其中Micro-C XL识别到的loops与Hi-C loops表现出86%以上的重合，而Micro-C XL的特有loops具有较弱的互作强度，且平行分布于stripes中，坐落于具有较强CTCF dots结构的TAD（sub-TAD）边界上；或者是位于TAD内部的loop anchor位点。这一结果表明，Micro-C XL能够捕获到研究对象不同细胞族群中较弱的loops状态，从侧面也佐证了loops形成的滑动模型：loops滑动过程在遇到TAD边界的强终止位点前，会形成多个短暂位点。
通过Micro-C XL观测酿酒酵母中核小体占位变化对基因组三维结构的影响
图2 WT与TKO核小体占位差异及domain差异
Shah Fouziya等使用酿酒酵母isw1Δ, isw2Δ, and chd1Δ ATPases三突变体，利用Micro-C XL技术探究核小体水平变化对基因组高级三维结构的影响。借助Micro-C XL技术，能够观测到WT样本中TSS位点附近强烈的insulation隔绝效应，同时TKO样本则呈现为弥散的状态。本研究借助Micro-C XL超高分辨率的特性，初步探明了核小体维度的结构性质改变会影响更高维度的三维基因组结构，例如在样本TKO中更少的近距离互作，更弱的染色质domains以及更低的boundary strength。
在拟南芥中利用Micro-C XL获取超高分辨率下的染色质domains
图3 Insulation score鉴定到的边界及染色质局部分布特征
Linhua Sun等在研究中利用Micro-C XL在拟南芥中于200 bp的分辨率获取了 14,671个具有强分隔效应的染色质边界；同时结合boundary堆叠的方法，验证了拟南芥在200 bp的分辨率下具有更佳的染色质分隔效果。这不同于传统高分辨率Hi-C中常用的40 kb 或者20 kb分辨率，Micro-C XL的极高分辨率特性能使得在拟南芥中观测到到类似动物细胞loop domain水平的染色质domain分布特性。
利用Micro-C XL探究恶性疟原虫AT-rich基因组中致病gene与调控元件的空间互作关系
图4恶性疟原虫高分辨率基因组三维结构
恶性疟原虫基因组有着极高的AT含量（82%），在前期研究中使用Hi-C技术仅能将互作的分辨率解析到10 kb左右；而在此分辨率下的互作信息还不足以用来解析：1）异染色质结构域互作特性；2）染色质开放区的gene是否会像异染色质gene一样形成特殊的结构化互作；3）是否会形成长距离的enhancer-promoter互作；4）是什么因子/蛋白介导形成了疟原虫内的特殊互作结构域。为了解析上述的一些疑问，Parul Singh等利用Micro-C技术成功将恶性疟原虫的三维基因组分辨率提升到了1 kb水平。借助更高分辨率的互作热图及HP1等蛋白的ChIP数据，发现HP1异染色质化的ap2-g gene与HP1富集的致病基因在三维空间结构上存在的互作关系；并且发现HP1富集的致病基因区域还有HP1岛富集的ap2-g单gene区域会形成边界分隔明显的domains。
Micro-C XL在高深度测序超高分辨率条件下，能够关注检测到基因相关的loop domain及TAD结构内部的较弱loops结构，并使得三维基因组分析分辨率达到亚kb水准，为进一步研究gene水平的三维基因组结构奠定了良好基础。同时，Micro-C xl能够结合其它组学如RNA-seq、ATAC-seq、CUT&Tag等，对基因水平的enhancerenhancer-promote调控机制，以及转录水平变化和三维基因组结构变化关系等进行更为精密的研究。
菲沙基因提供多种表观遗传技术服务，涵盖Hi-C、Micro-C、Hi-R、Capture Hi-C 、ATAC-seq、CUT&Tag（组蛋白修饰、非组蛋白类目标蛋白、R-loop结构）、HiCuT、Tn5-FISH、WGBS等。菲沙基因紧跟科研前沿，推出全方位的泛三维基因组分析解决方案。
至今，菲沙基因已完成包括人类、动植物、微生物在内的数百个物种数千个项目的三维基因组学实验及数据分析服务。其中，利用创新的三维基因组学技术助力动物（如人、鼠、黄颡鱼、牡蛎、条石鲷、裸鲤鱼、鼢鼠、鸡等）、植物（如碎米荠、花生、辣椒、胡杨、短柄草、龙眼、油菜、拟南芥、大豆等）、微生物（如酵母、草酸青霉、需钠弧菌、乳酸秆菌、布鲁氏菌、天蓝色链霉菌、集胞藻、猪链球菌、粪便样本等）研究成果见刊于《Nature》、《Nature Cancer》、《Celll Discovery》、《National Science Review》等国际顶级期刊，应用领域涉及到疾病分子机制、生物种质资源的育种研究、微生物的基因组结构和功能研究等。菲沙基因依托成熟的产品技术和丰富的项目经验，将持续为科研工作者提供实用高效的技术服务，赋能生命科学研究。
参考文献：
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撰稿 | 王皓
审核 | 卢锐
