3Dクロマチン構造の拡散強化の特性評価は、遺伝子調節ネットワークと相互作用との結合を明らかにします

DNA、RNA、およびタンパク質レベルの相互作用ネットワークは、細胞機能にとって重要であり、これらのネットワークの多様なバリエーションは、異なる細胞状態の確立に深く関与しています。Hi-Cデータからクロマチンに関する信頼できる幾何学的情報を取得するために、拡散ベースの方法Hi-C to Geometry（CTG）を開発しました。CTGは、3Dゲノム構造の一貫した再現性のあるフレームワークを生成し、異なる細胞条件下でゲノム構造の変化を信頼できる定量的理解を提供します。CTGによって得られるゲノム構造は、遺伝子遺伝子と対応するタンパク質間物理的相互作用、および転写相関との間の細胞特異的対応に基づいて、動的遺伝子調節ネットワークの建築青写真として機能します。また、遺伝子融合イベントは、短いCTG距離の遺伝子間で大幅に濃縮されているため、3D空間に近いことがわかります。これらの発見は、3Dクロマチン構造が、タンパク質 - タンパク質相互作用に影響を与えることで、転写、遺伝子調節、さらには調節ネットワークなどの下流プロセスと少なくとも部分的に相関していることを示しています。

The interactome networks at the DNA, RNA, and protein levels are crucial for cellular functions, and the diverse variations of these networks are heavily involved in the establishment of different cell states. We have developed a diffusion-based method, Hi-C to geometry (CTG), to obtain reliable geometric information on the chromatin from Hi-C data. CTG produces a consistent and reproducible framework for the 3D genomic structure and provides a reliable and quantitative understanding of the alterations of genomic structures under different cellular conditions. The genomic structure yielded by CTG serves as an architectural blueprint of the dynamic gene regulatory network, based on which cell-specific correspondence between gene-gene and corresponding protein-protein physical interactions, as well as transcription correlation, is revealed. We also find that gene fusion events are significantly enriched between genes of short CTG distances and are thus close in 3D space. These findings indicate that 3D chromatin structure is at least partially correlated with downstream processes such as transcription, gene regulation, and even regulatory networking through affecting protein-protein interactions.