REVIEW

Illuminating the structure and dynamics of chromatin by fluorescence labeling

  • Shipeng Shao ,
  • Lei Chang ,
  • Yingping Hou ,
  • Yujie Sun
Expand
  • State Key Laboratory of Membrane Biology, Biodynamic Optical Imaging Center (BIOPIC), School of Life Sciences, Peking University, Beijing 100871, China

Received date: 27 Feb 2017

Accepted date: 05 Apr 2017

Published date: 13 Sep 2017

Copyright

2017 Higher Education Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg

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.

Cite this article

Shipeng Shao , Lei Chang , Yingping Hou , Yujie Sun . Illuminating the structure and dynamics of chromatin by fluorescence labeling[J]. Frontiers in Biology, 2017 , 12(4) : 241 -257 . DOI: 10.1007/s11515-017-1454-2

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.
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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI PMID

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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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;

DOI PMID

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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI PMID

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

DOI 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

DOI PMID

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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI PMID

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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI PMID

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

DOI 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

DOI 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

DOI PMID

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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI PMID

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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI PMID

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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI PMID

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

DOI PMID

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

DOI PMID

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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI PMID

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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI PMID

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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI PMID

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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI PMID

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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI 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

DOI PMID

Outlines

/