公共数据库和大规模计划笔记2-The 4D nucleome project四维细胞核组学计划

新年伊始，开年热搜大戏“不知知网”仍在火热进行。趁着CNKI热度依旧，基因研究媛继续介绍“公共数据库和大规模计划笔记”系列第二篇“The 4D nucleome project四维细胞核组学计划”。

4D 核组计划的目标是：在时间和空间尺度上理解哺乳动物细胞核的三维结构形成原理，对基因表达和细胞功能的影响以及核结构改变会怎样影响疾病和普通发育。除了空间三维结构，时间尺度是4D核组的研究重点。以染色体的动态为例，从秒到分钟(有丝分裂、转录)，小时(细胞周期)以及数天(分化)。因此，需要开发动态的成像方法，整合各种数据，来建立4D核体的综合结构和动态模型。

4D nucleome project的网站(https://www.4dnucleome.org/)，包括了所有计划涉及的protocol、研究数据、数据分析的pipline和软件以及发表论文和相关报道。目前整个计划数据如下图，整个计划采用的最主要的技术是RNA FISH、SPT、Repli-Seq、Hi-C、RNA-seq和Chip-seq，图中黄色代表人类数据，蓝色代表动物数据。

整个计划的所有论文(截至2018年12月共238篇)在投稿前都在BioRixv上提交了预印本，均可以免费下载（https://connect.biorxiv.org/relate/content/66）。

除了利用测序数据来分析基因组三维结构，4Dnucleome project也在发展动态成像技术，如超高分辨显微成像、单分子追踪技术和多重荧光/化学标签、软X-射线反演成像(SXT)以及低温荧光断层扫描技术(CFT)进行活细胞成像分析。一方面利用不同时间点的测序数据构建时间序列，寻找染色质动态变化的具体机制。另一方面，利用从头建模显示观察到的时间重组来反映一般非平衡染色体的缓慢平衡过程。

4DN提供的Hi-C数据分析流程网址：https://github.com/4dn-dcic/docker-4dn-hic/tree/v42。

总结：

目前4DN计划还没有大规模的总结性论文放出，大部分还是各个研究组在三维基因组和表观领域的论文，可以通过关注BioRixv了解最新研究进展。另外，相关的Hi-C和Chip-seq已有相应的流程，进展的测序方法学也需要跟进了解。

新年祝福，希望大家在“不知知网”时，也可以义正言辞的讲“知4DN计划”鸭！（如需转载文章，请注明出处或在对应文章中留言联系作者，谢谢合作。）

参考文献：

1. Dekker J, Belmont AS, Guttman M, et al. The 4D nucleome project[J]. Nature, 2017, 549(7671): 219.