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在过去的近二十年中,随着染色质高级结构研究方法的不断发展和突破,对不同物种以及不同生物学过程中染色质高级结构的研究一方面加深了我们对染色质高级结构及其形成机制和功能的了解,另一方面也促进了转录调控、细胞发育、疾病发生等其它领域的研究进展。嗜热四膜虫在一个细胞内具有两个发育来源相同,但最终在功能和基因组结构方面有较大差异的细胞核。通过Hi-C和HiChIP技术,我们对接合生殖过程中不同时期的嗜热四膜虫细胞进行了染色质高级结构的分析。我们发现嗜热四膜虫小核在减数分裂过程中具有特殊的染色质相互作用模式,其端粒和中心粒区域分别聚集在一起。此外,我们的研究发现嗜热四膜虫大核中没有类似哺乳动物细胞中 A/B compartments,topologically associating domains(TADs),chromatin loops的染色质高级结构,但存在chromosome territories。嗜热四膜虫的小核中也没有类似哺乳动物细胞中A/B compartments和chromatin loops的染色质高级结构,但存在类似TADs的染色质高级结构。通过对小核中的TAD-like结构进行分析,我们发现其边界与染色质断裂位点高度重合。此外,我们的研究发现嗜热四膜虫小核中的一个TAD-like结构对应了大核中的一条染色体。我们的这部分研究工作首次描绘了嗜热四膜虫大、小核的染色质高级结构并提示小核中的TAD-like结构可能参与调控了接合生殖过程大核染色体的发育形成。小鼠的精子发生过程主要涉及到细胞分化、减数分裂、精子形成等一系列生物学过程。在通过Hi-C、ATAC-seq、ChIP-seq等对小鼠精子发生过程中的染色质高级结构,染色质开放状态以及相关蛋白在染色质上的结合情况进行分析后。我们发现,在小鼠精子发生过程中A/B compartments,TADs以及chromatin loops均发生了重组。其中A/B compartments始终存在,但其强度经历了由强到弱再到强的变化过程。TADs和chromatin loops则是经历了从有到无再到有的重组过程,二者在减数分裂的粗线期均基本丢失。进一步的研究结果表明粗线期TADs和chromatin loops的丢失不依赖于染色质开放状态,转录,以及CTCF/cohesin在染色质上结合状态的改变。此外,我们发现在转录失活的成熟精子中重建的chromatin loops与早期胚胎发育过程中表达的基因相关,提示染色质高级结构可能具有表观遗传的功能。在利用现有的技术方法探究不同物种和生物学过程中的染色质高级结构的同时,我们也进行了新技术和方法的开发。我们初步建立了可以在群体细胞水平进行开放染色质位点间染色质相互作用研究的HiATAC技术,该技术可以用于在全基因组水平捕获染色质开放区域间的相互作用,包括enhancer-promoter interactions。我们还初步建立了可以在单细胞水平同时捕获转录组与染色质开放位点的sci-AR技术。