Hi-C 기반 3차원 게놈 모델링을 위한 계산적 토폴로지 분석 프레임워크

이 프레임워크는 Hi-C 실험 데이터에서 얻어진 게놈 영역 간의 공간적 상호작용 정보를 활용하여, 복잡한 염색질 구조의 3차원 모델을 구축하고 그 기능적 의미를 해석하는 데 초점을 맞춘 생물정보학 도구군이다.

계산적 모델링 단계

• 데이터 처리 및 필터링: Raw Hi-C 쌍을 대상으로 잡음 제거 및 거리 기반의 상호작용 강도를 측정하며, PCA 등의 통계 기법을 적용하여 데이터의 주요 분산 요소를 추출한다.
• 구조적 토폴로지 추론: 추출된 상호작용 행렬을 기반으로 TAD 경계를 정의하고, 이를 통해 게놈 내의 로컬 및 글로벌 구조적 클러스터를 수학적으로 모델링한다.
• 기능적 연관성 매핑: 추론된 3차원 구조 정보와 전사체학 데이터를 통합 분석하여, 특정 구조적 도메인이 유전자 발현 조절에 미치는 영향을 정량화한다.

본 방법론은 단순히 구조를 시각화하는 것을 넘어, 물리적 거리가 생물학적 기능을 어떻게 결정하는지를 밝히는 데 필수적이며, 시스템 생물학적 접근을 가능하게 한다. 게놈 구조화, 염색질 리모델링 복합체와의 관계 규명이 중요하다.