染色质构象捕获技术（3C和Hi-C）发现并解析出染色体在不同层级上，不同分辨率（resolution）下的折叠形式。

现有的染色质构象捕获技术依靠甲醛（formaldehyde）交联蛋白与DNA，然而利用甲醛（formaldehyde）交联DNA和蛋白的反应是可逆的，且交联产物并不稳定。

此外，交联于DNA上的蛋白在空间上有概率阻挡限制性内切酶识别DNA，造成DNA不完全酶切。因此在不同细胞中连接位点也会不同,大大增加了异质性（heterogeneity）从而增加染色质互作图上的“背景”，影响染色质结构的正确解析。

研究人员开发了一种基于树枝状高分子（PAMAM dendrimer）修饰的新型化学交联“平台“，将空间上邻近的DNA通过dendrimer直接共价交联在一起。

通过限制性内切酶(restriction enzyme)或者DNase, MNase对DNA进行酶切，再将空间上邻近的DNA通过修饰于dendrimer表面上的DNA片段桥连起来，从而捕获染色质构象（图1）。这种技术被命名为CAP-C (chemical-crosslinking assisted proximity capture)。

和蛋白-DNA交联不同的是，这种树枝状高分子不会影响酶切，提高连接正确率，从而有效降低了染色质互作图上的背景。

联合DNase酶切，CAP-C能够捕获更多短程距离（<20 Kb）的相互作用的染色质，在提高染色质互作图的分辨率的同时也不带来任何染色质区域偏向性。

图1. CAP-C实验设计。

CAP-C的实验设计使得更多染色质的精细结构被发现（domain, loop, TIC）。相比于此前人们发现的染色质高级结构（例如拓扑结构域），这些精细结构与转录相关性更强。

通过抑制细胞内基因转录，降低处在同一个染色质结构域（domain）中短程距离（<20 Kb）的相互作用的染色质，升高部分染色质结构域间的相互作用。CAP-C的实验结果揭示转录对染色质结构有很大作用。

此外，由于dendrimer是一个分子大小可调控的高分子，其大小是通过高分子合成代数（generation）控制的，generation越大dendrimer分子越大，因此所修饰形成的交联平台也越大，理论上能够抓住空间上相距更远的DNA。

研究人员通过比较不同大小的交联平台所捕获的染色质构象发现，小的dendrimer（如G3）捕获到更多B compartment间的染色质互作，而大的dendrimer（如G5或者G7）捕获到更多A compartment间的染色质互作。

通过对大小不同的dendrimer所捕获的染色质互作区域进行主成分分析（principle component analysis），研究人员在老鼠，人和果蝇细胞中均发现了之前并未报道过的精细的compartment结构的存在。

这些不同大小的dendrimer交联平台在未来可能可以作为“分子尺“，测量并绘制染色体的三维结构（图2）。

图2. 精细的compartment结构存在于各类物种中。图中，染色质被小dendrimer （G3）更多的捕获的区域用红色标注，染色质被大dendrimer （G5或G7）更多的捕获的区域用蓝色标注。

总的来说，CAP-C作为新型的交联方法，可预见其应用前景将十分广泛。由于dendrimer能够直接交联DNA，CAP-C理论上也能捕获天然染色质（native chromatin）的结构。

而native chromatin可能更能反映染色体在生理状态下的折叠情况。此外，CAP-C的交联方式可以与其他染色质构象捕获技术相结合，例如通过富集特定区域的DNA，从而特异性地捕获与其空间邻近的染色质。

除此之外，该方法还可以结合其他不依赖于连接的染色质构象捕获技术（genomic architecture mapping （GAM）或者split-pool recognition of interactions by tag extension （SPRITE）），从而能够通过多个角度来研究染色体结构。

Dendrimer上也可被修饰其他化学官能基团，使得CAP-C能够更广阔地应用于捕获其他大分子间的相互作用（RNA-RNA, RNA-DNA）。

相关论文信息：

DOI: 10.1038/s41587-020-0643-8