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细菌作为地球上最古老的物种之一,具有比真核生物更简单的细胞结构和独特的遗传物质组织调节方式。作为遗传学上经典的模式生物,大肠杆菌的染色体以1000倍以上的比例压缩凝聚在细胞中,与细胞中的蛋白质,RNA等共同构成拟核结构。近年来的研究表明细菌染色体并不是像人们过去认为的那样杂乱的压缩在拟核区域内,而是有着一定的层次,经过有序地包装,组织来形成高级结构。 细菌基因组中被同一个转录因子调节的操纵子可组成调节子(regulon)结构。有研究表明组成同一调节子的操纵子之间可能在线性距离上相距甚远,但是可以通过染色体的高级结构在空间上相互作用。这说明细菌基因表达过程可被远程调控元件所调控,且存在三维空间网络。所以染色体的高级结构不但能够使得细菌的基因组高度凝聚以适应较小的拟核空间,同时也广泛的影响着细菌的基因调控过程。 细菌染色体内部存在着广泛的相互作用,在拟核范围内形成复杂的高级结构。为了探明拟核内染色体的相互作用情况,并得到染色体内高通量互作数据,我们参考了最新的高通量染色体构象俘获TCC技术,对部分步骤进行了修改,建立了一种高通量测定细菌的全基因组核酸交互的方法。将对数期生长的大肠杆菌菌体用浓度为1%的甲醛进行细胞交联,选取超声波物理打断的方式进行无偏好性的核酸片段化,蛋白质核酸的复合物补齐末端后,生物素化标记样品中的蛋白,利用近距离连接反应的原理进行分子内末端的连接。将带有生物素标记纯化连接片段克隆到载体PCR扩增后进行测序,验证实验方案的可行性。在所有的克隆测序结果中,有10%~20%的克隆片段是由来自不同基因座位的序列拼接而成的。初步验证了实验方案的可行性。 借鉴TCC(TetheredConformationCapture)中将拟核蛋白生物素化处理的方法,使交联复合物分子固定在支持物上进行连接,避免了游离片段之间的随机接触,提高了增加了连接片段的可信度。另一方面利用生物素化的蛋白质作为亲和纯化标签筛选交联复合物,大大提高了高通量筛选的效率。继而通过第二代测序技术得到高通量的大肠杆菌染色体的相互作用数据。利用生物信息学工具对高通量数据进行分析处理,结果表明大肠杆菌K-12菌株对数生长期细胞内染色质内部存在广泛的交互,且这些交互多集中在复制起始位点附近,且经过COG分类表明染色质交互高峰区域基因的功能与对数生长期最旺盛的细胞过程如细胞分裂,转录翻译,物质代谢等相匹配。 通过对染色质构象捕获技术及TCC技术的借鉴,经过实验条件的优化和有限片段克隆测序的验证以及对高通量测序数据的分析处理,我们初步建立了可适用于第二代高通量测序平台的韵大肠杆菌染色体相互作用的高通量测定方法,得到了基因组水平上大肠杆菌染色质相互作用的图谱。为细菌染色体相互作用信息的揭示提供了有力的工具,也为细菌染色体空间结构建模,基因的空间调控网络研究提供了重要的技术支持。