organisationen av genomet i kärnutrymmet är icke-slumpmässigt och påverkar genomfunktioner, inklusive transkription, replikering och reparation. Specifika genomiska regioner, från samma eller olika kromosomer, associerar ofta fysiskt med varandra och med kärnstrukturer, vilket ger upphov till en invecklad uppdelad kärna. Exempel på genominteraktioner är föreningen av en förstärkare med en promotor eller kluster av gener såsom rDNA-gener i nukleolusen. Genominteraktioner har traditionellt studerats med hjälp av fluorescens in situ hybridisering (FISH), vilket möjliggör visualisering av det rumsliga förhållandet mellan distinkta gener eller genomregioner. Begränsningar av denna metod är att endast kända interaktioner kan förhöras, endast mycket få loci kan undersökas i ett experiment, och upplösningen är begränsad till mikroskopets optik.
familjen av kromosomkonformationsfångsttekniker är en uppsättning biokemiska metoder för att bestämma den fysiska interaktionen mellan genomregioner. C-teknik metoder innebär alltid fem steg: (1) formaldehyd fixering till tvärbindning kromatin vid ställen för fysisk interaktion, (2) klyvning av kromatin genom restriktionsenzym eller ultraljudsbehandling, (3) ligering under utspädda betingelser gynnar ligering mellan DNA slutar fångas på samma komplex över ligationer från slumpmässiga kollisioner, (4) detektion av ligering korsningar med användning av variabla molekylärbiologi steg beroende på variant av metoderna, och (5) beräkningsanalys för att bestämma interaktionsfrekvenser fångas i ligering av tvärbunden kromatin.
C-teknologier (3C, 4c, 5C, Hi-C) skiljer sig åt i deras sätt att upptäcka och omfattningen av vilka interaktioner de kan sondra. 3C-metoden testar interaktionen mellan två kända platser i genomet, 4C tillåter sondering av okända interaktorer av en känd betesekvens, 5C identifierar alla interaktionsregioner inom en given genomdomän, och Hi-C sonder alla förekommande interaktioner på ett opartiskt sätt genomomfattande. Ytterligare varianter (ChIA-PET, ChIP-Loop) innehåller ett proteinutfällningssteg, vilket möjliggör identifiering av genominteraktioner som involverar ett specifikt protein av intresse. Valet av metod beror starkt på den biologiska frågans specifika karaktär och omfattning, men också på tillgången på resurser, inklusive mängden utgångsmaterial och sekvenseringskapacitet. Många derivat av standard C-tekniker har utvecklats, ofta inspirerade av den specifika biologiska frågan som behandlas eller med målet att förbättra specificiteten eller minska bakgrunden.
C-teknologier är populationsbaserade metoder. De producerar relativa kontaktsannolikheter snarare än absoluta kontaktfrekvenser. Den befolkningsbaserade naturen beror på det faktum att varje genomisk locus ger en parvis ligeringskorsning i en cell. För att möjliggöra hög täckning och kvantitativ bedömning av kontaktprofiler måste tusentals till miljoner genomekvivalenter (celler) som innehåller flera ligeringskorsningar inkluderas och kombineras i varje experiment. Korrelationer mellan C-kontakter och DNA-fisk har indikerat att en interkromosomal association som förekommer i 3% -5% av cellerna i en population vanligtvis kommer att detekteras som positiv i de flesta C-metoder. Mer frekventa föreningar resulterar i allmänhet i starkare signaler; signalstyrkan kan emellertid också återspegla affiniteten hos de fysiska interaktionerna och inte dess frekvens.
ett kritiskt steg i dataanalys är att avgöra om en interaktion, detekterad som en ligationskorsning, är specifik. Kontaktfrekvensen minskar exponentiellt och är omvänt relaterad till det linjära genomiska avståndet upp till några Mb bort från referenspunkten. Därför förväntas frekvensen för en specifik kontakt i närheten av ett lokus vara högre än bakgrunden till slumpmässiga kollisioner. En bra indikator på specificitet bortom Mb-intervallet är detektering av en given interaktion som kluster av signaler från intilliggande restriktionsfragment.
upplösningen av C-metoder bestäms av vilken typ av restriktionsenzym(er) som används och, när det gäller metoder som använder sekvensering för detektion, också av antalet sekvenseringsläsningar. Frekvensen för igenkänningssekvenser för ett fyra baspar (bp) endonukleas är i princip sexton gånger högre än frekvensen för igenkänningssekvensen för en sex bp-skärare. Användningen av en fyra bp-skärare förväntas öka upplösningen av kontakter i Mb-intervallet, där flera ligationshändelser fångas för specifika kontakter och bakgrundskollisionerna. Utöver detta intervall, där kluster av restriktionsfragment definierar kontaktregioner i intervallet tiotals till hundratals kb, förväntas fördelen med att använda en fyra bp-skärare minskas. Även om många genomomfattande analyser har använt dedikerade mikroarrayer, blir Hi-throughput-sekvensering den metod som valts för global upptäckt av ligationskorsningar. Sekvenseringsdjup är ett tekniskt hinder för upplösning i vissa tillvägagångssätt som Hi-C och ChIA-PET. PCR-baserad teknik övervinna denna begränsning genom att förstärka en delmängd av kontakter, med avvägning av minskad täckning. Den parvisa naturen hos ligationsprodukter ålägger en kraft av två samband mellan ökningen i upplösning och ökningen i erforderligt sekvenseringsdjup. Genomisk täckning per sekvenseringsdjup beror också på storleken på det inspekterade genomet. Till exempel ger liknande sekvenseringskraft tiotals kb-kontaktupplösning i jäst, men endast Mb-upplösning i det mänskliga genomet.