염색질 3차구조란 핵 안에 3차원으로 배열된 게놈의 구조를 의미한다. 최근 연구 결과에 따르면 염색질 3차 구조는 무작위적 배열보다는 TAD (Topologically Associating Domain) 또는 Loop domain을 기본 단위로 여러 계층으로 구성되어 있으며, 이러한 구조적 제약에 의해 DNA 서열상 멀리 떨어진 인핸서, 프로모터 등 여러 전사 조절 인자들은 3차원 공간상에 인접할 수 있게 되어 전사 조절의 핵심 원리로 제시되고 있다. 이러한 염색질 3차구조는 게놈의 후성유전적 변화와 밀접한 연관이 있기에 최근 염색질 3차구조와 게놈의 후성유전적 변화를 통합 분석하려는 ‘3D epigenome’ 연구가 급격하게 발전하고 있다. 하지만 이러한 연구 분야는 기존의 보편적으로 활용되는 실험 기법이 아닌 Hi-C, micro Hi-C, SPRITE-seq, HiCAR 등 신규 실험 기법 개발과 함께 발전하고 있다. 이에 새로운 실험 기법의 원리 이해 및 해당 데이터 분석 기법을 새롭게 습득해야 관련 분야 연구가 가능한 상황이다.

본 강의에서는 염색질 3차구조를 중심으로 관련 이론, 신규 실험 방법, 그리고 기본 데이터 분석을 실습과 함께 숙지하고자 한다. 간략하게 후성유전학 대한 강의 후, 염색질 3차구조에 대한 전반적인 소개, 그리고 최신 급격하게 발전중에 있는 염색질 3차구조 중심의 단일세포 multi-omics관련 연구를 소개하고 이들 데이터 분석 workflow에 대해 배우고자 한다. 특히나 이러한 염색질 3차구조가 연구가 실제 어떻게 적용될 수 있는지 종양 유전체 분석과 퇴행성뇌질환 단일세포 오믹스 데이터를 중심의 연구 결과를 예로 보여주고자 한다. 또한 본 연구팀이 개발한 3DIV 웹기반 염색질 3차구조 데이터 분석 실습을 통해 Hi-C 데이터 분석을 배워보고자 한다.

강의는 다음의 내용을 포함한다:

• 후성유전학/염색질 3차구조 개요
  
• 염색질 3차구조 중심의 단일세포 multi-omics 개요
• 염색질 3차구조 데이터 분석 방법
• 3DIV 기반 Hi-C 데이터 분석 실습