Изменения трехмерной организации хроматина в эмбриогенезе

Трехмерная структура хроматина плодовой мушки Drosophila melanogaster меняется на ранних стадиях эмбриогенеза от состояния равномерного хроматина без каких-либо наблюдаемых локальных структур к состоянию компартментализированного хроматина, разделенного на топологически ассоциированные домены (ТАДы). Ранее было показано, что границы ТАДов появляются во время раннего эмбриогенеза в локусах, обогащенных генами домашнего хозяйства и эпигенетическим сигналом. Однако динамика инсуляции границ ТАДов и ее связь с изменением экспрессии и эпигенетического сигнала до конца не изучена. Так как не существует универсального общепринятого решения для поиска оптимальной разметки границ ТАДов и анализа динамики их инсуляции во времени, нами был разработан и реализован в программе HiChew алгоритм для поиска оптимальной разметки границ ТАДов, соответствующей ожидаемому размеру ТАДа, и последующей кластеризации динамики инсуляции найденных границ в пространстве стадий развития. Мы протестировали алгоритм на данных Hi-C эмбриогенеза Drosophila melanogaster и показали, что динамика инсуляции в кластерах границ ТАДов коррелирует с геномными и эпигеномными характеристиками. В частности, в соответствии с предыдущими исследованиями, было показано, что скорость инсуляции границ ТАДов положительно коррелирует с уровнем обогащения границ ТАДов генами домашнего хозяйства. Кроме этого, нами было показано наличие статистически значимой взаимосвязи между скоростью инсуляции границ ТАДов и уровнем обогащения соответствующих локусов генома эпигенетическим сигналом ATAC-Seq и гиперчувствительными к ДНКазе I сайтами.