研究背景放射治疗是抗肿瘤治疗的重要手段之一。肿瘤细胞接受射线照射后,一部分细胞直接死亡,另一部分细胞因射线抗拒而存活,基因表达谱改变在这个过程中扮演着重要的角色。基因组结构绝非简单地由线性DNA序列决定的线性结构,而是具有空间上的三维结构。3D基因组可从空间结构上调控基因表达,这种额外的调控水平与肿瘤的发生发展、细胞分化、巨噬细胞极化、分裂性衰老灭且相关。射线可以介导细胞3D基因组重排。然而,射线介导的空间重排与基因转录的功能相关性仍然未知。在这项研究中,我们探究了辐射诱导的基因组重组在基因表达中的作用。研究目的探讨X射线介导肿瘤细胞产生3D基因组空间结构在隔室A/B、TAD、Chromatin loops三种不同水平的重排列及其对基因转录的调控作用。材料与方法人源癌细胞（HCC LM3）被剂量为4Gy的X射线照射后,经历细胞交联、限制性核酸内切酶DpnⅡ酶切、末端修复、环化、DNA纯化捕获及上机测序等经典的Hi-C样品预处理、建库、测序等步骤后得到射线处理前后3D基因组构象互作图谱。相同处理条件下的癌细胞经RNA-seq后得到射线处理前后mRNA转录组图谱。将3D基因组构象互作图谱与mRNA转录组图谱两种空间的、表达的测序数据注释整合后,进行生物学信息分析并评估X射线介导的基因组构象变化对基因转录的调控作用。结果在总量为4Gy的X射线处理后,人肿瘤细胞内3D基因组中染色体内的接触频率、相互作用基本保持不变,然而染色体间的互作显著增加。在全基因组水平上,仅2%左右的隔室发生了 A/B转换;245个（4.49%）TAD边界消失,122个（2.25%）边界得以重建,TAD的平均大小从0.65Mbp增大至0.67Mbp;在动态变化的Loop中分别鉴定出119个（4.61%）和113（6.27%）解环和成环。A/B转换、TAD边界的消失和重建等空间结构改变对基因转录的调控程度明显高于Loop的动态解环和成环（8.59～10.63%vs 3.49～5.48%）。TAD边界消失上调相关基因最显著且这种上调现象可持续至射线照射后24小时。射线介导的3D基因组结构变化涉及到的相关基因多富集在与放疗密切相关的信号通路上。结论本研究证明了:1.肿瘤细胞在X射线常规照射后3D基因组在三种层次上的变化图谱并证明了空间基因组重排对基因转录的调控现象;2.高层次的空间结构变化,如隔室A/B、TAD边界,相较于小尺度的DNA Loop结构对基因表达调控作用更加显著。本研究为进一步研究射线介导的细胞基因组空间结构变化对基因转录的调控作用提供了理论基础。