Компьютерные методы анализа хромосомных контактов в ядре клетки по данным технологий секвенирования

Организация пространственной структуры хромосом, их укладки в интерфазном ядре клетки, установление взаимодействующих участков генома эукариот, физически контактирующих друг с другом, активно изучается в мире с использованием современных технологий секвенирования. Основным методом исследования укладки хромосом с помощью секвенирования пар контактирующих фрагментов ДНК стал Hi-C (метод определения конформации хромосом высокого порядка). Исследование взаимодействий хроматина, трехмерной структуры генома и её воздействия на регуляцию транскрипции позволяет понять фундаментальные биологические процессы с точки зрения структурной регуляции экспрессии генов в клетке, что важно для изучения рака. С помощью методов, основанных на иммунопреципитации хроматина и последующем секвенировании (ChIP-seq), стало возможным определение сайтов связывания транскрипционных факторов, регулирующих транскрипцию генов в геномах эукариот; созданы геномные карты связывания транскрипционных факторов. Технология ChIA-PET (Chromatin ImmunoPrecipitation Analysis - Pair End Tags) позволяет исследовать не только отдельные сайты связывания, но и пары таких сайтов на хромосомах, расположенные рядом в трёхмерном пространстве ядра клетки, и находящиеся в комплексе с исследуемым белком. В данной работе рассмотрены принципы построения геномных карт и матриц хромосомных контактов по данным технологий ChIA-PET и Hi-C. Представлен обзор существующих программных решений и компьютерных инструментов для анализа трёхмерной структуры генома по данным Hi-C и ChIA-PET.