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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

(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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