Illuminating the structure and dynamics of chromatin by fluorescence labeling

Abstract

BACKGROUND: Visualization of chromosomal loci location and dynamics is crucial for understanding many fundamental intra-nuclear processes such as DNA transcription, replication, and repair.

OBJECTIVE: Here, we will describe the development of fluorescence labeling methods for chromatin imaging, including traditional as well as emerging chromatin labeling techniques in both fixed and live cells. We will also discuss current issues and provide a perspective on future developments and applications of the chromatin labeling technology.

METHODS: A systematic literature search was performed using the PubMed. Studies published over the past 50 years were considered for review. More than 100 articles were cited in this review.

RESULTS: Taking into account sensitivity, specificity, and spatiotemporal resolution, fluorescence labeling and imaging has been the most prevalent approach for chromatin visualization. Among all the fluorescent labeling tools, the adoption of genome editing tools, such as TALE and CRISPR, have great potential for the labeling and imaging of chromatin.

CONCLUSION: Although a number of chromatin labeling techniques are available for both fixed and live cells, much more effort is still clearly required to develop fluorescence labeling methods capable of targeting arbitrary sequences non-intrusively to allow long-term, multiplexing, and high-throughput imaging of genomic loci and chromatin structures. The emerging technological advances will outline a next-generation effort toward the comprehensive delineation of chromatin at single-cell level with single-molecule resolution.

Key words： chromatin structure and dynamics; FROS; FISH; TALE; CRISPR/Cas9; single-guide RNA; Suntag; super-resolution imaging

Acknowledgments

This work is supported by grants from the National Science Foundation of China 21573013, 21390412, 31271423, and 31327901, 863 Program SS2015AA020406 and CAS Interdisciplinary Innovation Team for Y.S.

Compliance with ethics guidelines

Conflict of Interest

Shipeng Shao, Lei Chang, Yingping Hou, and Yujie Sun declare that they have no conflicts of interest.

Human and animal rights, and informed consent

This manuscript is a review article and does not involve a research protocol requiring approval by the relevant institutional review board or ethics committee.

References

1 Abney J R, Cutler B, Fillbach M L, Axelrod D, Scalettar B A (1997). Chromatin dynamics in interphase nuclei and its implications for nuclear structure. J Cell Biol, 137(7): 1459–1468

PMID

2 Aizer A, Brody Y, Ler L W, Sonenberg N, Singer R H, Shav-Tal Y (2008). The dynamics of mammalian P body transport, assembly, and disassembly in vivo. Mol Biol Cell, 19(10): 4154–4166

PMID

3 Backlund M P, Joyner R, Weis K, Moerner W E (2014). Correlations of three-dimensional motion of chromosomal loci in yeast revealed by the double-helix point spread function microscope. Mol Biol Cell, 25(22): 3619–3629

PMID

4 Badique F, Stamov D R, Davidson P M, Veuillet M, Reiter G, Freund J N, Franz C M, Anselme K (2013). Directing nuclear deformation on micropillared surfaces by substrate geometry and cytoskeleton organization. Biomaterials, 34(12): 2991–3001

PMID

5 Beliveau B J, Boettiger A N, Avendaño M S, Jungmann R, McCole R B, Joyce E F, Kim-Kiselak C, Bantignies F, Fonseka C Y, Erceg J, Hannan M A, Hoang H G, Colognori D, Lee J T, Shih W M, Yin P, Zhuang X, Wu C T (2015). Single-molecule super-resolution imaging of chromosomes and in situ haplotype visualization using Oligopaint FISH probes. Nat Commun, 6: 7147

PMID

6 Beliveau B J, Joyce E F, Apostolopoulos N, Yilmaz F, Fonseka C Y, McCole R B, Chang Y, Li J B, Senaratne T N, Williams B R, Rouillard J M, Wu C T (2012). Versatile design and synthesis platform for visualizing genomes with Oligopaint FISH probes. Proc Natl Acad Sci USA, 109(52): 21301–21306

PMID

7 Belmont A S (2001). Visualizing chromosome dynamics with GFP. Trends Cell Biol, 11(6): 250–257

PMID

8 Bertrand E, Chartrand P, Schaefer M, Shenoy S M, Singer R H, Long R M (1998). Localization of ASH1 mRNA particles in living yeast. Mol Cell, 2(4): 437–445

PMID

9 Bick M D, Davidson R L (1974). Total substitution of bromodeoxyuridine for thymidine in the DNA of a bromodeoxyuridine-dependent cell line. Proc Natl Acad Sci USA, 71(5): 2082–2086

PMID

10 Bienko M, Crosetto N, Teytelman L, Klemm S, Itzkovitz S, van Oudenaarden A (2013). A versatile genome-scale PCR-based pipeline for high-definition DNA FISH. Nat Methods, 10(2): 122–124

PMID

11 Boch J, Scholze H, Schornack S, Landgraf A, Hahn S, Kay S, Lahaye T, Nickstadt A, Bonas U (2009). Breaking the code of DNA binding specificity of TAL-type III effectors. Science, 326(5959): 1509–1512

PMID

12 Boettiger A N, Bintu B, Moffitt J R, Wang S, Beliveau B J, Fudenberg G, Imakaev M, Mirny L A, Wu C T, Zhuang X (2016). Super-resolution imaging reveals distinct chromatin folding for different epigenetic states. Nature, 529(7586): 418–422

PMID

13 Bohn M, Diesinger P, Kaufmann R, Weiland Y, Müller P, Gunkel M, von Ketteler A, Lemmer P, Hausmann M, Heermann D W, Cremer C (2010). Localization microscopy reveals expression-dependent parameters of chromatin nanostructure. Biophys J, 99(5): 1358–1367

PMID

14 Bolzer A, Kreth G, Solovei I, Koehler D, Saracoglu K, Fauth C, Müller S, Eils R, Cremer C, Speicher M R, Cremer T (2005). Three-dimensional maps of all chromosomes in human male fibroblast nuclei and prometaphase rosettes. PLoS Biol, 3(5): e157

PMID

15 Chacón M R, Delivani P, Tolić I M (2016). Meiotic Nuclear Oscillations Are Necessary to Avoid Excessive Chromosome Associations. Cell Reports, 17(6): 1632–1645 160;

PMID

16 Chakalova L, Fraser P (2008). Brushed aside and silenced. Dev Cell, 14(4): 461–462

PMID

17 Chen B, Gilbert L A, Cimini B A, Schnitzbauer J, Zhang W, Li G W, Park J, Blackburn E H, Weissman J S, Qi L S, Huang B (2013). Dynamic imaging of genomic loci in living human cells by an optimized CRISPR/Cas system. Cell, 155(7): 1479–1491

PMID

18 Chen B, Hu J, Almeida R, Liu H, Balakrishnan S, Covill-Cooke C, Lim W A, Huang B (2016). Expanding the CRISPR imaging toolset with Staphylococcus aureus Cas9 for simultaneous imaging of multiple genomic loci. Nucleic Acids Res, 44(8): e75

PMID

19 Chen B C, Legant W R, Wang K, Shao L, Milkie D E, Davidson M W, Janetopoulos C, Wu X S, Hammer J A 3rd, Liu Z, English B P, Mimori-Kiyosue Y, Romero D P, Ritter A T, Lippincott-Schwartz J, Fritz-Laylin L, Mullins R D, Mitchell D M, Bembenek J N, Reymann A C, Böhme R, Grill S W, Wang J T, Seydoux G, Tulu U S, Kiehart D P, Betzig E (2014). Lattice light-sheet microscopy: imaging molecules to embryos at high spatiotemporal resolution. Science, 346(6208): 1257998

PMID

20 Cheng A W, Jillette N, Lee P, Plaskon D, Fujiwara Y, Wang W, Taghbalout A, Wang H (2016). Casilio: a versatile CRISPR-Cas9-Pumilio hybrid for gene regulation and genomic labeling. Cell Res, 26(2): 254–257

PMID

21 Chuang C H, Carpenter A E, Fuchsova B, Johnson T, de Lanerolle P, Belmont A S (2006). Long-range directional movement of an interphase chromosome site. Curr Biol, 16(8): 825–831

PMID

22 Cremer M, Grasser F, Lanctôt C, Müller S, Neusser M, Zinner R, Solovei I, Cremer T (2008). Multicolor 3D fluorescence in situ hybridization for imaging interphase chromosomes. Methods Mol Biol, 463: 205–239

PMID

23 Cremer T, Cremer C (2001). Chromosome territories, nuclear architecture and gene regulation in mammalian cells. Nat Rev Genet, 2(4): 292–301

PMID

24 Cremer T, Kreth G, Koester H, Fink R H, Heintzmann R, Cremer M, Solovei I, Zink D, Cremer C (2000). Chromosome territories, interchromatin domain compartment, and nuclear matrix: an integrated view of the functional nuclear architecture. Crit Rev Eukaryot Gene Expr, 10(2): 179–212

PMID

25 Daigle N, Ellenberg J (2007). LambdaN-GFP: an RNA reporter system for live-cell imaging. Nat Methods, 4(8): 633–636

PMID

26 Dekker J,  (2017). The 4D Nucleome Project. bioRxiv

27 Dekker J, Mirny L (2016). The 3D Genome as Moderator of Chromosomal Communication. Cell, 164(6): 1110–1121

PMID

28 Deng W, Lee J, Wang H, Miller J, Reik A, Gregory P D, Dean A, Blobel G A (2012). Controlling long-range genomic interactions at a native locus by targeted tethering of a looping factor. Cell, 149(6): 1233–1244

PMID

29 Deng W, Shi X, Tjian R, Lionnet T, Singer R H (2015). CASFISH: CRISPR/Cas9-mediated in situ labeling of genomic loci in fixed cells. Proc Natl Acad Sci USA, 112(38): 11870–11875

PMID

30 Dixon J R, Selvaraj S, Yue F, Kim A, Li Y, Shen Y, Hu M, Liu J S, Ren B (2012). Topological domains in mammalian genomes identified by analysis of chromatin interactions. Nature, 485(7398): 376–380

PMID

31 Esvelt K M, Mali P, Braff J L, Moosburner M, Yaung S J, Church G M (2013). Orthogonal Cas9 proteins for RNA-guided gene regulation and editing. Nat Methods, 10(11): 1116–1121

PMID

32 Fabre P J,  (2016). Visualizing the HoxD Gene Cluster at the Nanoscale Level. Cold Spring Harb Symp Quant Biol

PMID

33 Fanucchi S, Shibayama Y, Burd S, Weinberg M S, Mhlanga M M (2013). Chromosomal contact permits transcription between coregulated genes. Cell, 155(3): 606–620

PMID

34 Finlan L E, Sproul D, Thomson I, Boyle S, Kerr E, Perry P, Ylstra B, Chubb J R, Bickmore W A (2008). Recruitment to the nuclear periphery can alter expression of genes in human cells. PLoS Genet, 4(3): e1000039

PMID

35 Fujita T, Fujii H (2013). Efficient isolation of specific genomic regions and identification of associated proteins by engineered DNA-binding molecule-mediated chromatin immunoprecipitation (enChIP) using CRISPR. Biochem Biophys Res Commun, 439(1): 132–136

PMID

36 Gall J G, Pardue M L (1969). Formation and detection of RNA-DNA hybrid molecules in cytological preparations. Proc Natl Acad Sci USA, 63(2): 378–383

PMID

37 Gebhardt J C, Suter D M, Roy R, Zhao Z W, Chapman A R, Basu S, Maniatis T, Xie X S (2013). Single-molecule imaging of transcription factor binding to DNA in live mammalian cells. Nat Methods, 10(5): 421–426

PMID

38 Gilbert W, Müller-Hill B (1966). Isolation of the lac repressor. Proc Natl Acad Sci USA, 56(6): 1891–1898

PMID

39 Gratzner H G (1982). Monoclonal antibody to 5-bromo- and 5-iododeoxyuridine: A new reagent for detection of DNA replication. Science, 218(4571): 474–475

PMID

40 Grimm J B, English B P, Chen J, Slaughter J P, Zhang Z, Revyakin A, Patel R, Macklin J J, Normanno D, Singer R H, Lionnet T, Lavis L D (2015). A general method to improve fluorophores for live-cell and single-molecule microscopy. Nat Methods, 12(3): 244–250, 3, 250

PMID

41 Guan J, Liu H, Shi X, Feng S, Huang B (2017). Tracking multiple genomic elements using correlative CRISPR imaging and sequential DNA FISH. Biophys J, 112(6): 1077–1084

PMID

42 Guo Y, Xu Q, Canzio D, Shou J, Li J, Gorkin D U, Jung I, Wu H, Zhai Y, Tang Y, Lu Y, Wu Y, Jia Z, Li W, Zhang M Q, Ren B, Krainer A R, Maniatis T, Wu Q (2015). CRISPR Inversion of CTCF Sites Alters Genome Topology and Enhancer/Promoter Function. Cell, 162(4): 900–910

PMID

43 Held M, Schmitz M H, Fischer B, Walter T, Neumann B, Olma M H, Peter M, Ellenberg J, Gerlich D W (2010). CellCognition: time-resolved phenotype annotation in high-throughput live cell imaging. Nat Methods, 7(9): 747–754

PMID

44 Hillen W, Klock G, Kaffenberger I, Wray L V, Reznikoff W S (1982). Purification of the TET repressor and TET operator from the transposon Tn10 and characterization of their interaction. J Biol Chem, 257(11): 6605–6613

PMID

45 Horvath P, Barrangou R (2010). CRISPR/Cas, the immune system of bacteria and archaea. Science, 327(5962): 167–170

PMID

46 Hsu P D, Lander E S, Zhang F (2014). Development and applications of CRISPR-Cas9 for genome engineering. Cell, 157(6): 1262–1278

PMID

47 Hu H, Zhang H, Wang S, Ding M, An H, Hou Y, Yang X, Wei W, Sun Y, Tang C (2017). Live visualization of genomic loci with BiFC-TALE. Sci Rep, 7: 40192

PMID

48 Hübner M R, Spector D L (2010). Chromatin dynamics. Annu Rev Biophys, 39(1): 471–489

PMID

49 Kamiyama D, Sekine S, Barsi-Rhyne B, Hu J, Chen B, Gilbert L A, Ishikawa H, Leonetti M D, Marshall W F, Weissman J S, Huang B (2016). Versatile protein tagging in cells with split fluorescent protein. Nat Commun, 7: 11046

PMID

50 Kanda T, Sullivan K F, Wahl G M (1998). Histone-GFP fusion protein enables sensitive analysis of chromosome dynamics in living mammalian cells. Curr Biol, 8(7): 377–385

PMID

51 Kapuscinski J (1995). DAPI: a DNA-specific fluorescent probe. Biotech Histochem, 70(5): 220–233

PMID

52 Kepten E, Weron A, Bronstein I, Burnecki K, Garini Y (2015). Uniform Contraction-Expansion Description of Relative Centromere and Telomere Motion. Biophys J, 109(7): 1454–1462

PMID

53 Kind J, Pagie L, Ortabozkoyun H, Boyle S, de Vries S S, Janssen H, Amendola M, Nolen L D, Bickmore W A, van Steensel B (2013). Single-cell dynamics of genome-nuclear lamina interactions. Cell, 153(1): 178–192

PMID

54 Kumaran R I, Spector D L (2008). A genetic locus targeted to the nuclear periphery in living cells maintains its transcriptional competence. J Cell Biol, 180(1): 51–65

PMID

55 Kumaran R I, Thakar R, Spector D L (2008). Chromatin dynamics and gene positioning. Cell, 132(6): 929–934

PMID

56 Langer-Safer P R, Levine M, Ward D C (1982). Immunological method for mapping genes on Drosophila polytene chromosomes. Proc Natl Acad Sci USA, 79(14): 4381–4385

PMID

57 Larson D R, Zenklusen D, Wu B, Chao J A, Singer R H (2011). Real-time observation of transcription initiation and elongation on an endogenous yeast gene. Science, 332(6028): 475–478

PMID

58 Levi V, Ruan Q, Plutz M, Belmont A S, Gratton E (2005). Chromatin dynamics in interphase cells revealed by tracking in a two-photon excitation microscope. Biophys J, 89(6): 4275–4285

PMID

59 Levine M (2014). The contraction of time and space in remote chromosomal interactions. Cell, 158(2): 243–244

PMID

60 Levsky J M, Singer R H (2003). Fluorescence in situ hybridization: past, present and future. J Cell Sci, 116(Pt 14): 2833–2838

PMID

61 Li D, Shao L, Chen B C, Zhang X, Zhang M, Moses B, Milkie D E, Beach J R, Hammer J A 3rd, Pasham M, Kirchhausen T, Baird M A, Davidson M W, Xu P, Betzig E (2015). ADVANCED IMAGING. Extended-resolution structured illumination imaging of endocytic and cytoskeletal dynamics. Science, 349(6251): aab3500

PMID

62 Li J, Zhang B B, Ren Y G, Gu S Y, Xiang Y H, Du J L (2015). Intron targeting-mediated and endogenous gene integrity-maintaining knockin in zebrafish using the CRISPR/Cas9 system. Cell Res, 25(5): 634–637

PMID

63 Lindhout B I, Fransz P, Tessadori F, Meckel T, Hooykaas P J, van der Zaal B J (2007). Live cell imaging of repetitive DNA sequences via GFP-tagged polydactyl zinc finger proteins. Nucleic Acids Res, 35(16): e107

PMID

64 Lottersberger F, Karssemeijer R A, Dimitrova N, de Lange T (2015). 53BP1 and the LINC complex promote microtubule-dependent DSB mobility and DNA Repair. Cell, 163(4): 880–893

PMID

65 Lucas J S, Zhang Y, Dudko O K, Murre C (2014). 3D trajectories adopted by coding and regulatory DNA elements: first-passage times for genomic interactions. Cell, 158(2): 339–352

PMID

66 Ma H, Naseri A, Reyes-Gutierrez P, Wolfe S A, Zhang S, Pederson T (2015). Multicolor CRISPR labeling of chromosomal loci in human cells. Proc Natl Acad Sci USA, 112(10): 3002–3007

PMID

67 Ma H, Reyes-Gutierrez P, Pederson T (2013). Visualization of repetitive DNA sequences in human chromosomes with transcription activator-like effectors. Proc Natl Acad Sci USA, 110(52): 21048–21053

PMID

68 Ma H, Tu L C, Naseri A, Huisman M, Zhang S, Grunwald D, Pederson T (2016). Multiplexed labeling of genomic loci with dCas9 and engineered sgRNAs using CRISPRainbow. Nat Biotechnol, 34(5): 528–530

PMID

69 Mali P, Yang L, Esvelt K M, Aach J, Guell M, DiCarlo J E, Norville J E, Church G M (2013). RNA-guided human genome engineering via Cas9. Science, 339(6121): 823–826

PMID

70 Marshall W F, Straight A, Marko J F, Swedlow J, Dernburg A, Belmont A, Murray A W, Agard D A, Sedat J W (1997). Interphase chromosomes undergo constrained diffusional motion in living cells. Curr Biol, 7(12): 930–939

PMID

71 Masui O, Bonnet I, Le Baccon P, Brito I, Pollex T, Murphy N, Hupé P, Barillot E, Belmont A S, Heard E (2011). Live-cell chromosome dynamics and outcome of X chromosome pairing events during ES cell differentiation. Cell, 145(3): 447–458

PMID

72 Meaburn K J, Misteli T (2007). Cell biology: chromosome territories. Nature, 445(7126): 379–781

PMID

73 Meldi L, Brickner J H (2011). Compartmentalization of the nucleus. Trends Cell Biol, 21(12): 701–708

PMID

74 Miyanari Y (2014). TAL effector-mediated genome visualization (TGV). Methods, 69(2): 198–204

PMID

75 Miyanari Y, Ziegler-Birling C, Torres-Padilla M E (2013). Live visualization of chromatin dynamics with fluorescent TALEs. Nat Struct Mol Biol, 20(11): 1321–1324

PMID

76 Nelles D A, Fang M Y, O’Connell M R, Xu J L, Markmiller S J, Doudna J A, Yeo G W (2016). Programmable RNA tracking in live cells with CRISPR/Cas9. Cell, 165(2): 488–496

PMID

77 Noordermeer D, Leleu M, Splinter E, Rougemont J, De Laat W, Duboule D (2011). The dynamic architecture of Hox gene clusters. Science, 334(6053): 222–225

PMID

78 Nora E P, Lajoie B R, Schulz E G, Giorgetti L, Okamoto I, Servant N, Piolot T, van Berkum N L, Meisig J, Sedat J, Gribnau J, Barillot E, Blüthgen N, Dekker J, Heard E (2012). Spatial partitioning of the regulatory landscape of the X-inactivation centre. Nature, 485(7398): 381–385

PMID

79 O’Connell M R, Oakes B L, Sternberg S H, East-Seletsky A, Kaplan M, Doudna J A (2014). Programmable RNA recognition and cleavage by CRISPR/Cas9. Nature, 516(7530): 263–266

PMID

80 Ochiai H, Sugawara T, Yamamoto T (2015). Simultaneous live imaging of the transcription and nuclear position of specific genes. Nucleic Acids Res, 43(19): e127

PMID

81 Pederson T (2014). Repeated TALEs: visualizing DNA sequence localization and chromosome dynamics in live cells. Nucleus, 5(1): 28–31

PMID

82 Pope B D, Ryba T, Dileep V, Yue F, Wu W, Denas O, Vera D L, Wang Y, Hansen R S, Canfield T K, Thurman R E, Cheng Y, Gülsoy G, Dennis J H, Snyder M P, Stamatoyannopoulos J A, Taylor J, Hardison R C, Kahveci T, Ren B, Gilbert D M (2014). Topologically associating domains are stable units of replication-timing regulation. Nature, 515(7527): 402–405

PMID

83 Qin P, Parlak M, Kuscu C, Bandaria J, Mir M, Szlachta K, Singh R, Darzacq X, Yildiz A, Adli M (2017). Live cell imaging of low- and non-repetitive chromosome loci using CRISPR-Cas9. Nat Commun, 8: 14725

PMID

84 Ran F A, Cong L, Yan W X, Scott D A, Gootenberg J S, Kriz A J, Zetsche B, Shalem O, Wu X, Makarova K S, Koonin E V, Sharp P A, Zhang F (2015). In vivo genome editing using Staphylococcus aureus Cas9. Nature, 520(7546): 186–191

PMID

85 Reddy K L, Zullo J M, Bertolino E, Singh H (2008). Transcriptional repression mediated by repositioning of genes to the nuclear lamina. Nature, 452(7184): 243–247

PMID

86 Ren R, Deng L, Xue Y, Suzuki K, Zhang W, Yu Y, Wu J, Sun L, Gong X, Luan H, Yang F, Ju Z, Ren X, Wang S, Tang H, Geng L, Zhang W, Li J, Qiao J, Xu T, Qu J, Liu G H (2017). Visualization of aging-associated chromatin alterations with an engineered TALE system. Cell Res, 27(4): 483–504

PMID

87 Ricci M A, Manzo C, García-Parajo M F, Lakadamyali M, Cosma M P (2015). Chromatin fibers are formed by heterogeneous groups of nucleosomes in vivo. Cell, 160(6): 1145–1158

PMID

88 Ried T, Schröck E, Ning Y, Wienberg J (1998). Chromosome painting: a useful art. Hum Mol Genet, 7(10): 1619–1626

PMID

89 Robinett C C, Straight A, Li G, Willhelm C, Sudlow G, Murray A, Belmont A S (1996). In vivo localization of DNA sequences and visualization of large-scale chromatin organization using lac operator/repressor recognition. J Cell Biol, 135(6 Pt 2): 1685–1700

PMID

90 Roukos V, Voss T C, Schmidt C K, Lee S, Wangsa D, Misteli T (2013). Spatial dynamics of chromosome translocations in living cells. Science, 341(6146): 660–664

PMID

91 Saad H, Gallardo F, Dalvai M, Tanguy-le-Gac N, Lane D, Bystricky K (2014). DNA dynamics during early double-strand break processing revealed by non-intrusive imaging of living cells. PLoS Genet, 10(3): e1004187

PMID

92 Salic A, Mitchison T J (2008). A chemical method for fast and sensitive detection of DNA synthesis in vivo. Proc Natl Acad Sci USA, 105(7): 2415–2420

PMID

93 Schermelleh L, Carlton P M, Haase S, Shao L, Winoto L, Kner P, Burke B, Cardoso M C, Agard D A, Gustafsson M G, Leonhardt H, Sedat J W (2008). Subdiffraction multicolor imaging of the nuclear periphery with 3D structured illumination microscopy. Science, 320(5881): 1332–1336

PMID

94 Segal D J, Dreier B, Beerli R R, Barbas C F 3rd (1999). Toward controlling gene expression at will: selection and design of zinc finger domains recognizing each of the 5′-GNN-3′ DNA target sequences. Proc Natl Acad Sci USA, 96(6): 2758–2763

PMID

95 Shachar S, Voss T C, Pegoraro G, Sciascia N, Misteli T (2015). Identification of Gene Positioning Factors Using High-Throughput Imaging Mapping. Cell, 162(4): 911–923

PMID

96 Shalem O, Sanjana N E, Zhang F (2015). High-throughput functional genomics using CRISPR-Cas9. Nat Rev Genet, 16(5): 299–311

PMID

97 Shao S,  (2017). Multiplexed sgRNA Expression Allows Versatile Single Non-repetitive DNA Labeling and Endogenous Gene Regulation. bioRxiv

98 Shao S, Zhang W, Hu H, Xue B, Qin J, Sun C, Sun Y, Wei W, Sun Y (2016). Long-term dual-color tracking of genomic loci by modified sgRNAs of the CRISPR/Cas9 system. Nucleic Acids Res, 44(9):  e86

PMID

99 Shechner D M, Hacisuleyman E, Younger S T, Rinn J L (2015). Multiplexable, locus-specific targeting of long RNAs with CRISPR-Display. Nat Methods, 12(7): 664–670

PMID

100 Simonis M, Klous P, Splinter E, Moshkin Y, Willemsen R, de Wit E, van Steensel B, de Laat W (2006). Nuclear organization of active and inactive chromatin domains uncovered by chromosome conformation capture-on-chip (4C). Nat Genet, 38(11): 1348–1354

PMID

101 Smeets D, Markaki Y, Schmid V J, Kraus F, Tattermusch A, Cerase A, Sterr M, Fiedler S, Demmerle J, Popken J, Leonhardt H, Brockdorff N, Cremer T, Schermelleh L, Cremer M (2014). Three-dimensional super-resolution microscopy of the inactive X chromosome territory reveals a collapse of its active nuclear compartment harboring distinct Xist RNA foci. Epigenetics Chromatin, 7(1): 8

PMID

102 Solovei I, Cremer M (2010). 3D-FISH on cultured cells combined with immunostaining. Methods Mol Biol, 659: 117–126

PMID

103 Soutoglou E, Dorn J F, Sengupta K, Jasin M, Nussenzweig A, Ried T, Danuser G, Misteli T (2007). Positional stability of single double-strand breaks in mammalian cells. Nat Cell Biol, 9(6): 675–682

PMID

104 Strack R L, Disney M D, Jaffrey S R (2013). A superfolding Spinach2 reveals the dynamic nature of trinucleotide repeat-containing RNA. Nat Methods, 10(12): 1219–1224

PMID

105 Tagarro I, Fernández-Peralta A M, González-Aguilera J J (1994). Chromosomal localization of human satellites 2 and 3 by a FISH method using oligonucleotides as probes. Hum Genet, 93(4): 383–388

PMID

106 Takei Y, Shah S, Harvey S, Qi L S, Cai L  (2017). Multiplexed dynamic imaging of genomic loci in single cells by combined CRISPR imaging and DNA sequential FISH. Biophy J, 112(9): 1773–1776

107 Tanenbaum M E, Gilbert L A, Qi L S, Weissman J S, Vale R D (2014). A protein-tagging system for signal amplification in gene expression and fluorescence imaging. Cell, 159(3): 635–646

PMID

108 Tang Z, Luo O J, Li X, Zheng M, Zhu J J, Szalaj P, Trzaskoma P, Magalska A, Wlodarczyk J, Ruszczycki B, Michalski P, Piecuch E, Wang P, Wang D, Tian S Z, Penrad-Mobayed M, Sachs L M, Ruan X, Wei C L, Liu E T, Wilczynski G M, Plewczynski D, Li G, Ruan Y (2015). CTCF-Mediated Human 3D Genome Architecture Reveals Chromatin Topology for Transcription. Cell, 163(7): 1611–1627

PMID

109 Thanisch K, Schneider K, Morbitzer R, Solovei I, Lahaye T, Bultmann S, Leonhardt H (2014). Targeting and tracing of specific DNA sequences with dTALEs in living cells. Nucleic Acids Res, 42(6): e38

PMID

110 Therizols P, Illingworth R S, Courilleau C, Boyle S, Wood A J, Bickmore W A (2014). Chromatin decondensation is sufficient to alter nuclear organization in embryonic stem cells. Science, 346(6214): 1238–1242

PMID

111 Tsukamoto T, Hashiguchi N, Janicki S M, Tumbar T, Belmont A S, Spector D L (2000). Visualization of gene activity in living cells. Nat Cell Biol, 2(12): 871–878

PMID

112 Verdaasdonk J S, Vasquez P A, Barry R M, Barry T, Goodwin S, Forest M G, Bloom K (2013). Centromere tethering confines chromosome domains. Mol Cell, 52(6): 819–831

PMID

113 Viollier P H, Thanbichler M, McGrath P T, West L, Meewan M, McAdams H H, Shapiro L (2004). Rapid and sequential movement of individual chromosomal loci to specific subcellular locations during bacterial DNA replication. Proc Natl Acad Sci USA, 101(25): 9257–9262

PMID

114 Vogel M J, Peric-Hupkes D, van Steensel B (2007). Detection of in vivo protein-DNA interactions using DamID in mammalian cells. Nat Protoc, 2(6): 1467–1478

PMID

115 Wäldchen S, Lehmann J, Klein T, van de Linde S, Sauer M (2015). Light-induced cell damage in live-cell super-resolution microscopy. Sci Rep, 5: 15348

PMID

116 Waldman F M, Chew K, Ljung B M, Goodson W, Hom J, Duarte L A, Smith H S, Mayall B (1991). A comparison between bromodeoxyuridine and 3H thymidine labeling in human breast tumors. Mod Pathol, 4(6): 718–722

PMID

117 Wan H, Feng C, Teng F, Yang S, Hu B, Niu Y, Xiang A P, Fang W, Ji W, Li W, Zhao X, Zhou Q (2015). One-step generation of p53 gene biallelic mutant Cynomolgus monkey via the CRISPR/Cas system. Cell Res, 25(2): 258–261

PMID

118 Wang S, Su J H, Beliveau B J, Bintu B, Moffitt J R, Wu C T, Zhuang X (2016). Spatial organization of chromatin domains and compartments in single chromosomes. Science, 353(6299): 598–602

PMID

119 Wang W, Li G W, Chen C, Xie X S, Zhuang X (2011). Chromosome organization by a nucleoid-associated protein in live bacteria. Science, 333(6048): 1445–1449

PMID

120 Wijchers P J, Krijger P H, Geeven G, Zhu Y, Denker A, Verstegen M J, Valdes-Quezada C, Vermeulen C, Janssen M, Teunissen H, Anink-Groenen L C, Verschure P J, de Laat W (2016). Cause and Consequence of Tethering a SubTAD to Different Nuclear Compartments. Mol Cell, 61(3): 461–473

PMID

121 Wu Y, Zhou H, Fan X, Zhang Y, Zhang M, Wang Y, Xie Z, Bai M, Yin Q, Liang D, Tang W, Liao J, Zhou C, Liu W, Zhu P, Guo H, Pan H, Wu C, Shi H, Wu L, Tang F, Li J (2015). Correction of a genetic disease by CRISPR-Cas9-mediated gene editing in mouse spermatogonial stem cells. Cell Res, 25(1): 67–79

PMID

122 Zalatan J G, Lee M E, Almeida R, Gilbert L A, Whitehead E H, La Russa M, Tsai J C, Weissman J S, Dueber J E, Qi L S, Lim W A (2015). Engineering complex synthetic transcriptional programs with CRISPR RNA scaffolds. Cell, 160(1-2): 339–350

PMID

123 Zhou Y, Wang P, Tian F, Gao G, Huang L, Wei W, Xie X S (2017). Painting a specific chromosome with CRISPR/Cas9 for live-cell imaging. Cell Res, 27(2): 298–301

PMID

124 Zuleger N, Boyle S, Kelly D A, de las Heras J I, Lazou V, Korfali N, Batrakou D G, Randles K N, Morris G E, Harrison D J, Bickmore W A, Schirmer E C (2013). Specific nuclear envelope transmembrane proteins can promote the location of chromosomes to and from the nuclear periphery. Genome Biol, 14(2): R14

PMID