Pore-C

一、产品简介 

Pore-C是一个结合染色质构象捕获 (3C)和Nanopore长读长测序,检测物种基因组多位点交互作用及关联甲基化修饰的一种新技术。流程更简单,无需生物素标记,无需PCR扩增,可检测复杂的GC富集区域及重复基因组区域,同时保留表观修饰信息。因此,为深入分析三维基因组空间结构、染色质多重互作及表观修饰等研究提供条件。

Pore-C技术的长读长和无PCR优势,更为动植物基因组的完整组装提供了契机。对于当前基因组空白区域填补主力军-超长测序技术来说,仍然存在一些极具挑战的复杂基因组或区域,尤其是一些高(串联)重复序列,Pore-C则能够根据更多的互作信息,有效提高动植物基因组组装水平并矫正错误组装,助力复杂物种实现T2T基因组组装。

二、Pore-c测序流程：

三、Pore-C与HIC技术比较：

四、Pore-c与HIC基因组挂载效果比较：

1. Pore-C不进行唯一比对，及Unique序列的筛选，对重复序列区域的准确挂在非常友好

• 实测案例一：结果显示，对于某基因组，包含高重复区域的染色体（chr4\chr13)，HIC（100X）挂载结果会出现重复区域或互作信号较弱或没有互作信号的情况（通常我们见到的互作热图空白区）；而相比之前，Pore-C（20X）挂载再高重复区域显示出前所未有的互作信号的高连续性，对于重复序列挂载及互作调控具有积极的指导意义！

• 实测案例二：着丝粒区域多contig挂载不再是难题!该结果显示，当着丝粒区域由于序列高重复出现组装contig短且碎的情况时,HIC由于互作区域空白不能给组装准确的指示信号,但是Pore-C在该位置互作信号充足，有效指导了短小contig的挂载!

  
  

  

相同基因组HIC(100X)与Pore-c(20X)挂载的实测比较

基因组着丝粒区域HIC和Pore-c挂载的实测效果比较

(左图为HIC(100X)挂载效果，右图为Pore-c(20X)挂载效果)

2. Pore-C有助于准确进行单倍型分型,纠正可能由重复序列引起的挂载错误

• 实测结果显示：左图为多倍体HIC(100X)挂载结果,从挂载结果中很难看出挂载异常;当使用Pore-c(20X)去验证这一结果时,我们发现HIC的多倍体的同源染色体挂载存在易位的错误(中间图,蓝色箭头,黄色方框区域);使用Pore-c(20X)挂载基因组，并调整错误区域,互作热图呈现较好的互作关系(右图)。

3. Pore-C挂载时间短,有效缩短项目周期

• 实测显示：由于pore-c挂载使用数据量较少,Pore-c基因组挂载时间可以缩短到HIC挂载基因组时间的一半,有效缩短基因组项目周期。

五、Pore-c助力基因组组装解决方案

Q1：什么是 Pore-C 技术？

Pore-C 是一种基于 Oxford Nanopore 平台的 染色质构象捕获（Chromatin Conformation Capture）技术，通过长读长测序直接读取 DNA 空间邻近片段的连接信息。

它在原理上类似 Hi-C，但利用纳米孔测序可同时获得 高分辨率的三维染色质互作信息和连续的序列信息，从而实现 基因组级别的染色体构建（chromosome-level scaffolding）。

Q2：Pore-C 数据在基因组挂载中的作用是什么？

在基因组组装流程中，Pore-C 提供的染色质互作信号可用于：

· 染色体水平锚定（anchoring）：根据片段的空间邻近性推断序列的染色体归属；

· 排序与定向（ordering & orienting）：通过互作频率确定片段的相对顺序与方向；

Pore-C 的高连接度读长使其在 复杂基因组（植物、多倍体、节肢动物、水产等高重复比例基因组） 的挂载中尤其有效。

Q3：Pore-C 在单倍型和T2T组装中的应用前景如何？

Pore-C 的空间互作信息可与长读长组装（PacBio HiFi / ONT ultra-long）策略相结合：

· 在单倍型组装 中，帮助区分同源染色体的互作模式；

· 在 T2T（telomere-to-telomere）组装 中，验证染色体连接的准确性，尤其是端粒和着丝粒区域。

项目文章 

Pore-C 助力实现牛油果 T2T基因组构建（Horticulture Research，IF=7.6）

主要研究结果

该研究利用Pacbio HiFi、ONT Ultra-long和Pore-C测序技术，组装了无间隙的牛油果 T2T 水平基因组。新发现了12号染色体上的一个核仁区，并阐明了牛油果着丝粒的结构特征。在牛油果基因组中鉴定了 376 个 NLR 基因，并从中筛选出与牛油果疾病响应分子机制相关的关键基因。此外，还鉴定出了与脂肪酸生物合成途径相关的 128 个基因，这些基因的差异表达模式为我们理解牛油果的脂肪酸生物合成提供了宝贵见解。

参考文献：

Yang, T. et al. A telomere-to-telomere gap-free reference genome assembly of avocado provides useful resources for identifying genes related to fatty acid biosynthesis and disease resistance. Horticulture Research. 2024.