موضوع مقاله: ثبت پیکربندی کروموزوم | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # ثبت پیکربندی کروموزوم | مقدمه: این روش‌ها تعامل‌های بین مکان‌های ژنومی متفاوت که در فضای سه بعدی به هم نزدیک هستند را ثبت می‌کنند. | ## بخش 1: ثبت پیکربندی کروموزوم | این مکان‌ها ممکن است در طول ژنوم با هم فاصلهٔ زیادی داشته باشند و در اثر پیکربندی فضایی سه بعدی به نزدیک شده باشند. چنین تعاملاتی ممکن است ناشی از عملکردهای بیولوژیکی همانند تعامل میان پروموتر و اینهنسر یا ناشی از حلقه‌های تصادفی ایجاد شده در رشته باشند. فرکانس تعاملات می‌توانند به طور مستقیم تجزیه و تحلیل شوند یا ممکن است به قطعاتی تبدیل شوند که برای بازسازی ساختارهای سه بعدی استفاده می‌شوند. در مقابل، در تکنولوژی Hi-C به طور همزمان تعاملات بین تمام جفت‌های قطعات کروموزومی سنجیده می‌شود. تاریخچه از لحاظ تاریخی، میکروسکوپ‌ها اولین روش برای بررسی ساختار درون هسته بودند. در سال ۱۹۹۳، آزمایش پیوند هسته منتشر شد که یک روش برای تعیین فرکانس حلقه‌های ژنوم است. این آزمایش برای نشان دادن اثر استروژن در ایجاد تعامل بین پروموتر ژن پرولاکتین و اینهنسر آن صورت گرفت. روش‌های آزمایشگاهی تمام روش‌های 3C با مجموعه‌ای مشابه از مراحل آغاز می‌شوند که بر روی یک نمونه از سلول‌ها انجام می‌شود. تکنولوژی‌های اصلی تکنولوژی 3C (یکی در مقابل یکی) آزمایش ثبت پیکربندی کروموزوم، تعاملات میان یک جفت قطعه مشخص از کروموزم را اندازه‌گیری می‌کند. برای مثال، از 3C می‌توان برای بررسی اینکه آیا میان دو قطعه تعامل پروموتر-اینهنسری وجود دارد یا خیر استفاده کرد. تکنولوژی 4C (یکی در مقابل همه) ثبت پیکربندی کروموزوم بر روی تراشه، تعاملات بین یک قطعه از کروموزوم را با سایر نقاط در تمام ژنوم را می‌سنجد. این تکنولوژی شامل یک مرحله پیوندسازی دیگر برای ایجاد قطعات ژنوم خودگردان می‌شود که برای انجام پی‌سی‌آر معکوس استفاده می‌شود. | ## بخش 2: ثبت پیکربندی کروموزوم | پی‌سی‌آر معکوس اجازه می‌دهد تا دنباله شناخته شده که دنباله‌ای ناشناس به آن متصل است تقویت شود. در مقایسه با 3C و 5C، تکنیک 4C به دانش قبلی از دو ناحیه کروموزومی در حال بررسی نیازی ندارد. نتایج به دست آمده با استفاده از 4C به کمک تعامل‌های صورت گرفته بین مناطق نزدیک به یکدیگر قابل بازتولید هستند. تکنولوژی 5C (چند در مقابل چند) ثبت پیکربندی کروموزوم کربن کپی، تعامل میان همهٔ قطعات در درون یک ناحیه را تعیین می کند. این تکنیک با غلبه بر مشکلات جابجایی در مرحلهٔ پیوند میان ملکولی، در ثبت تعاملات پیچیده در نواحی خاص بسیار مفید است. این روش برای سنجش تعامل‌ها در تمام ژنوم نامناسب است زیرا میلیون‌ها آغازگر برای این کار نیاز است. تکنولوژی Hi-C (همه در مقابل همه) این روش، از توالی‌یابی با توان بالا برای یافتن رشتهٔ نوکلئوتیدی قطعات استفاده می‌کند. پروتکل اصلی این روش از رشته‌های جفت استفاده می‌کند که در آن رشته‌ای کوتاه از هر انتها از قطعات پیوند داده شده بازگردانده می‌شود. بدین ترتیب، برای هر قطعه، دو رشته به دست می‌آید که در مرحله پیوند تصادفی با یکدیگر در تعامل بوده‌اند. جفت رشته‌ها به صورت مجزا به ژنوم همتراز می‌شوند تا مکان هر یک در ژنوم به دست آید. تکنولوژی‌های مبتنی بر ثبت رشته تعدادی از روش‌ها از ثبت اولیگونوکلئوتید برای به دست آوردن اطلاعات لازم در Hi-C برای یک مکان خاص استفاده می‌کنند. تکنولوژی‌های تک سلولی این دسته از روش‌ها در ثبت تعامل‌های رخ داده شده در داخل یک سلول استفاده می‌شوند. | ## بخش 3: ثبت پیکربندی کروموزوم | این روش، در شناسایی تعامل‌های درون کروموزومی و بین کروموزومی با گسترهٔ بالا که یک پروتئین خاص واسطه آن شده‌است، مفید است. نتایج زیست‌شناختی روش‌های 3C منجر به افزایش آگاهی از برخی دیدگاه‌های زیست‌شناختی، همانند کشف ویژگی‌های جدید ساختاری کروموزوم‌ها، فهرست‌بندی حلقه‌های کروماتین و درک بیشتر از مکانیزم‌های تنظیم رونویسی (اختلال آن می‌تواند منجر به بیماری) شده‌است. روش‌های 3C اهمیت مجاورت فضایی عناصر تنظیم کننده بیان یک ژن را به خود آن را نشان داد. به عنوان مثال، در بافت‌هایی که ژن‌های گلوبین در آن‌ها بیان می‌شود، منطقه کنترل β-گلوبین یک حلقه با این ژن ایجاد می‌کند. این تکنولوژی همچنین به مطالعات ژنتیکی و اپی ژنتیکی کروموزوم‌ها در موجودات زنده و انسان‌ها کمک کرده‌است. این روش‌ها ساختار ژنوم را به دامنه‌های وابسته به توپولوژی (TADs) نشان می‌دهد که با نشانگرهای اپی ژنتیک مرتبط است. تحلیل داده روش‌های مختلف 3C داده‌هایی با ویژگی‌ها و خواص آماری بسیار متفاوت تولید می‌کنند؛ بنابراین ابزارهای متفاوتی برای تجزیه و تحلیل هر یک وجود دارد. داده‌های Hi-C اغلب برای تجزیه و تحلیل ویژگی‌های کروماتین در سراسر ژنوم، از قبیل ترتیب همبستگی توپولوژیکی دامنه‌ها (TADها)، مناطق مجاور ژنوم که در فضای سه بعدی هم به هم نزدیک هستند، استفاده می‌شود. ساختار سه بعدی ژنوم به کمک ماتریس برخورد به دست آمده از تعاملات میان نواحی نیز قابل بررسی است. هر بردار ویژه از این ماتریس اشاره به مجموعه‌ای از نوکلئوتیدها در ژنوم می‌کند که لزوماً در رشته ژنوم به هم نزدیک نیستند، ولی ویژگی‌های ساختاری مشترکی دارند. | ## جمع‌بندی | یک فاکتور مهم در تکنولوژی 3C وجود تعاملات مکرر و نامشخصی است که در اثر ویژگی‌های تصادفی رشته ثبت می‌شوند؛ بنابراین، میزان معناداری تعامل ثبت شده بین دو مکان باید به طور خاص از طریق آزمون آماری ارزیابی شود.