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Academic year: 2021

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(1)

エピジェノミクス解析編

株式会社キアゲン

アプライドアドバンストゲノミクス

宮本 真理, PhD

(2)

アジェンダ

•

ChIP-seq 解析

•

Transcription Factor ChIP-seq

•

Histone ChIP-seq

(3)

NGS Applications

• Genome assembly (Gx only)

• Resequence

ゲノミクス

• RNA-seq, Expression analysis

• Small RNA

トランスクリプトミクス

• ChIP-seq

• Bisulfite seq

エピジェノミクス

(4)
(5)

ChIP-seq 101

サンプル準備

(6)

ChIP-seq Basic method

Park, P., ChIP--seq: advantages and challenges of a maturing technology

Nature Reviews Genetics, 2009, 10, 669-680

Pepke, S.; Wold, B. & Mortazavi, A., Computation for ChIP-seq and RNA-seq studies

(7)

Transcription Factor ChIP-seq

ピークコール

マッピング

クオリティチェック

インポート

マッピング

クオリティチェック

インポート

ChIP

Control

アノテーション

(8)

Transcription Factor ChIP-seq 解析フロー

インポート

QC・トリミング

マッピング

ピークコール

ピーク近傍の

アノテーション

ピーク領域の

アノテーション

(9)

ChIP-seq 解析パイプライン

•

シーケンサーごとのインポーター

•

ゲノムやアノテーション情報もインターフェースからインポート

インポート

QC・トリミング

マッピング

ピークコール

ピーク近傍の

アノテーション

ピーク領域の

アノテーション

(10)

ChIP-seq 解析パイプライン

•

様々なクオリティレポート

•

クオリティでのトリミングやアダプターのトリミングが可能

インポート

QC・トリミング

マッピング

ピークコール

ピーク近傍の

アノテーション

ピーク領域の

アノテーション

(11)

ChIP-seq 解析パイプライン

•

リードのForward、Reverse のカバレッジ分布

•

非常に軽いブラウザ

•

マッピングのカバレッジに関するレポート

インポート

QC・トリミング

マッピング

ピークコール

ピーク近傍の

アノテーション

ピーク領域の

アノテーション

(12)

ChIP-seq 解析パイプライン

•

ピークの山の表示

•

テーブルには、ピークの位置情報や長さ、p-valueなど。テーブルに

含まれる情報はフィルタリングに利用可能

インポート

QC・トリミング

マッピング

ピークコール

ピーク近傍の

アノテーション

ピーク領域の

アノテーション

(13)

ChIP-seq ピークコール詳細

Quality check and create

report

Peak Shape Filter

作成

Peak Shape Score

計算

p-value計算

(14)

ChIP-seq クオリティチェック (Enrichment check)

Landt, S. G., Marinov, G. K., Kundaje, A., & Frazer, K. A. (2012). ChIP-seq guidelines and practices of the ENCODE and modENCODE consortia the genome, 1813–1831. doi:10.1101/gr.136184.111

•

Cross-correlation (相互相関関数):2つのベクトルの類似度を計算するもの。ChIP-seq

では、免疫沈降による濃縮がうまく行われていれば、(-)鎖側にマップされるリード

をk塩基シフトさせたとき、あるkにおいてピークが見られると考えられそれを濃縮のク

オリティの目安とする。

(15)

ChIP-seq クオリティチェック (Enrichment check)

Landt, S. G., Marinov, G. K., Kundaje, A., & Frazer, K. A. (2012). ChIP-seq guidelines and practices of the ENCODE and modENCODE consortia the genome, 1813–1831. doi:10.1101/gr.136184.111

(16)

アルゴリズム詳説と比較

アルゴリズム比較のホワイトペーパー

Three data sets are used for validation, MAX,

NRSF and SRF.

CisGenome, HOMER and MACS are used for

comparison.

(17)

ChIP-seq 解析パイプライン

•

ピークの5’末側、3’末側に一番近い遺伝子の名前とその距離をテーブルに付加。

•

距離の情報でフィルタリングすることで、たとえば3’末端側上流1000bpに遺

伝子を持つピーク、といった選択が可能。

インポート

QC・トリミング

マッピング

ピークコール

ピーク近傍の

アノテーション

ピーク領域の

アノテーション

(18)

実行方法

(19)

Transcription Factor ChIP-seq 実行方法

(20)

Transcription Factor ChIP-seq 実行方法

•

Control data がある場合、Control を選択。なくても

実行できる。Control data もマッピング済である必

要がある。

•

Peak Shape Filter との乖離を示すPeak Shape

Score のp-valueの閾値を設定。検定のp-valueのよ

うなもの。

(21)

Transcription Factor ChIP-seq

結果

(22)

Transcription Factor ChIP-seq

結果

•

Peaksにピークの詳細情報が出ている。

(23)

Transcription Factor ChIP-seq

結果

•

Peaks と Peak shape

score はトラックリストに

組み込んで利用できる。

(24)

実行方法

(25)

遺伝子名のアノテーション付け

•

Annotate with Nearby Gene Information

を選択

(26)

遺伝子名のアノテーション付け

•

アノテーションを付けたい遺伝子のトラックを

選択。

(27)

遺伝子名のアノテーション付け

(28)

Advanced Peak Shape tools

Learn Peak Shape Filter

(29)

Advanced Peak Shape tools

•

Positive, Negative の領域を選択

•

Peak Shape Filter 作成に使うBinの数やサイ

ズも指定可能。Binの数を大きくし過ぎると、

Filter がスムーズな形状にならない場合があ

るので、注意が必要。

(30)

Advanced Peak Shape tools

(31)

Advanced Peak Shape tools

Apply Peak Shape Filter

(32)

Advanced Peak Shape tools

•

作成したPeak Shape Filter を選択

•

ピークコールのp-valueの閾値を指定

(33)

Advanced Peak Shape tools

(34)

Histone ChIP-seq

Histone ピークコール

マッピング

クオリティチェック

インポート

マッピング

クオリティチェック

インポート

Histone ChIP

Control

•

Histone のピークは、Transcription Factor に比べてなだらかで広い領域のピークとなります。

基本的なアルゴリズムは同じですが、Histoneピークを想定した調整がされています。

•

Geneのアノテーションが付いているものを対象としているため、事前にアノテーションを準

備ください。

(35)

Histone ChIP-seq

•

Histone ChIP-seq を選択

(36)

Histone ChIP-seq

•

Geneのアノテーショントラックを選択。

•

コントロールがあれば、コントロールの

マッピングを選択

(37)

Histone ChIP-seq

(38)

Bisulfite seq

メチレーションレベル計算

統計検定

Bisulfite マッピング

クオリティチェック

インポート

Bisulfite マッピング

クオリティチェック

インポート

Bisulfite

Control

(39)

Bisulfite Mapping

•

Readデータを選択

•

Map Bisulfite Reads to Referenceを選

択。

(40)

Bisulfite Mapping

•

選択したデータが選ばれていることを確

認

(41)

Bisulfite Mapping

(42)

Bisulfite Mapping

(43)

Bisulfite Mapping

•

コントロールのデータがある場合、同

様にBisulfite Mapping を行っておく。

(44)

Call Methylation Level

(45)

Call Methylation Level

•

Read Filter:Non-specificや、Duplicateを取り

除いたり、リードの末端部分を塩基数を指定

して無視するような設定を行う。

•

Methylation detection:検出したいメチレー

ションのタイプや指定する領域を選択

(RRBSの場合、ここで指定)

•

マッピング結果を選択

(46)

Call Methylation Level

(47)

ご清聴ありがとうございました。

参照

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