肺癌具有极高的发病率和死亡率,深入解析肺癌基因组是开发新的诊治方法的重要基础。全基因组重测序、转录组测序和全基因组关联研究等大大提高了人们对肺癌基因组的认识。近年来,诸多研究表明基因组三维构象在癌症中发挥着重要作用。然而,人们对肺癌基因组的三维空间结构了解甚少。为了更好地探索肺癌中染色质远程交互的特征,本研究利用结构蛋白CTCF、转录聚合酶RNAPII、多梳蛋白复合物PRC2的亚基EZH2以及抑制性组蛋白修饰H3K27me3介导的long-read Ch IAPET数据,首次系统性地分析了非小细胞肺癌细胞系A549中的三维基因组图谱,并结合Ch IP-seq和RNA-seq数据等表征了不同因子介导的染色质交互的特征及其对基因调控的影响。本研究的主要成果如下:1.首次在非小细胞肺癌细胞系A549中构建了结构因子、抑制性因子和活跃因子介导的三维基因组图谱。本研究发现抑制性因子和活跃因子介导的染色质交互在基因组上大多具有不同的位置分布和表观基因组修饰,并能形成染色质交互域发挥各自的调控功能;2.本研究发现了高分辨率的Ch IA-PET数据在揭示染色质更小层级结构方面的能力。通过Ch IA-PET数据,不仅可以获得染色质交互环、交互域和A/B compartment信息,还能观察到DNA双螺旋、单个核小体以及多个核小体的结构信号;3.本研究分析了A549细胞系中单倍型差异交互和等位基因差异表达的关系,表明同源染色体内部比同源染色体之间具有更高的交互频率,同时基因组变异能够影响染色质交互和转录调控;4.通过染色质交互图谱,揭示了221个肺癌基因、100个最显著影响肺癌病人生存的风险基因和394个肺癌GWAS SNPs参与的染色质三维调控。结果表明肺癌基因、肺癌生存风险基因均在CTCF和RNAPII交互中高度富集;5.发现肺癌相关基因NF1、RNF135、NCOA3、FBLN1和FOXO4等在A549细胞系中的异常表达与染色质交互紊乱密切相关,并通过CRISPR实验验证了染色质交互变化对基因表达和细胞生长速率的影响。综上所述,本研究通过重构非小细胞肺癌细胞系A549的三维基因组结构,表征了不同因子介导的染色质交互的特征,解析了A549细胞系特异性的染色质交互在基因转录调控中发挥的作用,为人们理解肺癌细胞在三维基因组水平上的失调机制提供了初步参考。