沒想到所謂的TAD跨物種保守的證據(jù)是如此不足的商佑，感覺有點拍腦袋和人云亦云的意思

不過后面還有幾篇新的幾篇文章針對這篇文章提出的問題做了點工作

A TAD Skeptic: Is 3D Genome Topology Conserved?

A TAD Skeptic: Is 3D Genome Topology Conserved? - PMC (nih.gov)

拓撲關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)域(TAD)在物種間高度保守的觀點在3D 基因組學(xué)領(lǐng)域非常流行。但是“高度保守”到底是什么意思厢塘，支持這一觀點的實際比較數(shù)據(jù)是什么茶没？為了解決這些問題，我們對相關(guān)文獻進行了歷史回顧晚碾，并回溯了許多引文抓半，以揭示被用作廣泛接受的結(jié)論——即TAD 在整個進化過程中高度保守的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。對現(xiàn)有證據(jù)的徹底審查表明格嘁，答案可能比通常提出的更復(fù)雜笛求。

支持TAD是跨物種保守的證據(jù)

間接證據(jù)

這些基本就是人云亦云，具體可以看文章

直接證據(jù)

• Dixon et al. 2012 [1] collected Hi-C data and inferred TADs in human and mouse.
  • 作者從小鼠 Hi-C 文庫中獲取了4.75億個測序reads糕簿，但只有3.3億個來自人類的reads探入。如果 TAD 邊界在其他物種中有任何重疊，則被認為是保守的懂诗，在人類中發(fā)現(xiàn)了76% 的小鼠邊界蜂嗽，但在小鼠中只發(fā)現(xiàn)了54% 的人類邊界。如果考慮 TAD 邊界的整個數(shù)據(jù)集殃恒，在人類和小鼠(而不是報道的單邊重疊)中確定植旧，約31% 的邊界在兩個物種之間共享。
  • 這些結(jié)果過去和現(xiàn)在都被解釋為 TAD 保守性很強的證據(jù)离唐。為了提供一些上下文病附，我們考慮了人和鼠中的其他功能注釋。在人類和小鼠中亥鬓，組蛋白修飾標記的基因座約有60-75% 重疊 完沪，兩種物種中有一半至三分之二的候選調(diào)控區(qū)域是保守的≈梗考慮到在這種情況下人類和小鼠中觀察到的重疊 TAD 邊界的比例丽焊，我們認為有證據(jù)表明存在一定程度的保守较剃，但可以說咕别，這不能被認為是足夠有力的證據(jù)來支持跨物種的 TAD 的高度保守技健。
• 2014 [6]. The authors collected ~6.5 billion Hi-C sequencing reads from human but only ~1.4 billion reads from mouse.
  • 作者收集了約65億個來自人類的 Hi-C 測序reads，但只有約14億個來自小鼠的reads惰拱。reads深度的差異導(dǎo)致兩種物種推斷 TAD 的能力有顯著差異雌贱，在人類中鑒定了9000多個domains，但在小鼠中僅發(fā)現(xiàn)約3000個domains偿短。
  • 如果一個物種的域的中心在其他物種的注釋域的50kb 以內(nèi)(或者在小于100kb 的域的一半域大小以內(nèi)) 欣孤，則作者認為整個域是保守的。
  • 最終昔逗，Rao 等人2014年報道降传，45% 的小鼠結(jié)構(gòu)域(它們鑒定 TAD 的能力相當?shù)?也存在于人體中。同樣勾怒，這指向某種程度的守恒婆排，但是很難根據(jù)這些數(shù)據(jù)強烈地得出 TAD 是高度守恒的結(jié)論。

不支持TAD是跨物種保守的觀點

間接證據(jù)

• Berthelot et al. 2015 [54] identified genomic rearrangement breakpoints in the genomes of human, mouse, dog, cow, horse, and a genomic reconstruction of the Boreoeutherian last common ancestor.
  • 通過幾次比較笔链，作者沒有發(fā)現(xiàn) TAD 邊界和斷點強烈重疊的證據(jù)段只，表明 TAD 通常不會促成基因組重排的位置。
• Conversely, another similar study by Lazar et al. [49] observed strong overlap between TAD boundaries and genomic rearrangement breakpoints between the human and gibbon genomes.
  • 這兩項研究都使用斷點而不是 TAD 作為比較的基礎(chǔ)鉴扫，因此代表了解決 TAD 保守性的間接推論赞枕，使得很難從他們的結(jié)論中推廣。
  • 這突出了我們的觀點坪创，即 TAD 高度保守的主張的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)并不是那么強大炕婶。

直接證據(jù)

靈長類的比較

• The notion that TADs may not be particularly conserved is also supported by another study, which directly inferred TADs in humans and chimpanzees [55].
  • 分析發(fā)現(xiàn)，這些物種之間只有約43% 的 TAD 是保守的莱预，但是在許多不同的參數(shù)(例如分辨率古话，窗口大小，基因組組裝)和不同的下游分析決策中锁施，發(fā)現(xiàn)不超過78% 的結(jié)構(gòu)域和83% 的 TAD 邊界在人類和黑猩猩之間共享陪踩，比在這些物種中看到的其他功能調(diào)節(jié)表型的百分比低得多(圖1)。

  • 正如研究指出的那樣悉抵，在算法推斷出的不同 TAD 時肩狂，對熱交互圖的肉眼觀察有時表明存在保守性，進一步突出了 TAD 推斷不準確這一更廣泛的問題姥饰。

    
    
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人類和黑猩猩不同分子表型的保守性和差異性傻谁。數(shù)量性狀(如基因表達和染色質(zhì)修飾)中被歸類為保守或分歧的特征的比例將取決于研究的力量(主要基于從每個物種采樣的個體數(shù)量)。本圖中的數(shù)據(jù)是基于對相似數(shù)量的個體進行抽樣的研究列粪，而不考慮所研究的表型(每個物種4-10個個體之間)审磁。

植物領(lǐng)域

其他發(fā)現(xiàn)谈飒，特別是在植物中，也表明 TAD 位置可能不是跨物種保守的态蒂。

• 例如杭措，Dong 等人2017[56]收集了來自玉米，番茄钾恢，高粱手素，谷子和水稻的 Hi-C 數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)這些物種的 TAD 保守相對較少瘩蚪。
• Xie et al泉懦。2019[21]評估了兩種不同的芥菜植物——油菜和甘藍的 TAD 保存情況，并報告了在這兩種植物中都發(fā)現(xiàn)了大約25% 的 TAD疹瘦。

非哺乳動物

值得注意的是崩哩，TAD 在植物、蠕蟲言沐、酵母和其他非哺乳動物物種中的存在是一個激烈爭論的問題邓嘹。雖然染色質(zhì)構(gòu)象捕獲實驗已經(jīng)揭示了許多這些物種中的自我相互作用的 TAD 樣結(jié)構(gòu)，但是它們的特征和形成機制往往與哺乳動物 TAD 的特征和機制大不相同[19,57]呢灶。

• 在許多情況下吴超，這些物種缺乏被認為對哺乳動物 TAD (例如 CTCF)形成至關(guān)重要的絕緣蛋白的同源物。這些差異可能使得很難將這些其他物種的TAD差異視為反對 TAD高度 保守的有力證據(jù)。
• 來自這些物種的更多樣本和深度測序的 Hi-C 文庫，以及對 TAD 樣特征形成的可能機制的更多理解捶牢，將是徹底評估整個進化過程中 TAD 結(jié)構(gòu)的保守性所必需的房蝉。

作者的立場

值得注意的是，我們并沒有對 TAD 保守的概念采取“贊成”或“反對”的強硬立場。基于現(xiàn)有的證據(jù)，我們認為细诸，目前還沒有令人滿意的答案來回答 TAD 高度保守這一問題。雖然某些研究的結(jié)果表明存在某種程度的跨物種保守陋守，另外一些研究則表明TAD的保守程度實際上要更低震贵。這一點，加上無效的研究設(shè)計和不統(tǒng)一的分析選擇水评，進一步模糊了問題猩系。雖然許多研究表明，TAD 是跨物種保守中燥，只有稀少的數(shù)據(jù)支持或反駁這一主張寇甸。在我們看來，關(guān)于 TAD 是高度保守的這一常見且少受到質(zhì)疑的觀點沒有堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

影響我們評估 TAD 進化保守能力的最大因素之一是缺乏推斷 TAD 或跨物種比較它們的黃金標準拿霉。正如其他人所指出的吟秩，TAD 是多種多樣的，定義不明確绽淘，似乎在 Hi-C 數(shù)據(jù)中觀察到的穩(wěn)定的 TAD 代表了在數(shù)百萬個細胞中平均出現(xiàn)的更多動態(tài)相互作用的統(tǒng)計特征58涵防。

• 為數(shù)不多的直接比較物種間 TAD 的研究，在如何稱呼這些特征為保守特征方面做出了一些武斷的選擇收恢。在我們對 TAD 達成更精確的定義之前武学，我們應(yīng)該集中在穩(wěn)健的指標上來推斷它們并評估它們的保守性祭往，未來希望評估跨物種的3D 基因組保守性的研究應(yīng)該嘗試使用各種 TAD 算法和參數(shù)伦意，以及新的種間 Hi-C 分析方法來強有力地評估3D 基因組保守性[59,60]。
• TAD 代表了3D 基因組結(jié)構(gòu)的一個有趣的特征硼补，其他特征(例如調(diào)節(jié)循環(huán))的進化保守性甚至更不清楚驮肉。為了理解整體的調(diào)控動態(tài)，我們必須完善我們對 TAD 的理解已骇，并就如何推斷和比較它們跨物種和細胞類型達成一致离钝。

Outstanding Questions

• What is the “ground truth” when it comes to TAD inference? Numerous inference algorithms have been proposed and applied, but which should be used widely, and why?

  當涉及到 TAD 推理時，“基本事實”是什么褪储？許多推理算法已經(jīng)被提出和應(yīng)用卵渴，但哪些應(yīng)該被廣泛使用，為什么鲤竹？

• Are TADs identified at different scales (megabase, sub-megabase, etc.) representative of similar structures formed by similar processes, or should they be considered different features entirely? Can the field arrive at a consensus definition for TADs, mathematical and/or biological?

  TAD 是否在不同尺度上(兆基浪读、亞兆基等)代表了由相似過程形成的相似結(jié)構(gòu)，或者應(yīng)該認為它們具有完全不同的特征辛藻？該領(lǐng)域能否就 TAD碘橘、數(shù)學(xué)和/或生物學(xué)達成一致的定義？

• Are TADs defined based on bulk Hi-C data biologically meaningful to begin with? How might inferences made from millions of cells, be deconvoluted and reconciled with emerging evidence from single cells that TADs are dynamic structures?

  TAD 是否是基于批量 Hi-C 數(shù)據(jù)定義的吱肌，從一開始就具有生物學(xué)意義痘拆？從數(shù)以百萬計的細胞中得出的推論如何解卷并與來自單個細胞的 TAD 是動態(tài)結(jié)構(gòu)的新證據(jù)相一致？

• What is the order of events with respect to 3D genome structure and transcription? Does the formation of TADs dictate possible sets of gene regulatory interactions, or do independent regulatory interactions themselves give rise to TAD structures? If both are the case, can any predictive distinction be drawn between TADs that dictate transcriptional activity vs. TADs that emerge as a result of transcriptional activity?

  有關(guān)3D 基因組結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)錄的事件順序是什么氮墨？TAD 的形成是否決定了可能的基因調(diào)控相互作用纺蛆，或者獨立的調(diào)控相互作用本身引起 TAD 結(jié)構(gòu)？如果這兩種情況都是如此规揪，是否可以在指示轉(zhuǎn)錄活性的 TAD 與作為轉(zhuǎn)錄活性結(jié)果出現(xiàn)的 TAD 之間作出任何預(yù)測性區(qū)分桥氏？

• Are TADs largely shared across cell types within an organism, and does the extent of tissue sharing stratify by any particular facet of TADs? To what extent are differences in TADs across cell types also conserved across species?

  TAD 在生物體內(nèi)的細胞類型之間是否大量共享，組織共享的程度是否按 TAD 的任何特定方面分層粒褒？不同細胞類型之間的 TAD 差異在多大程度上在不同物種之間也是保守的识颊？

• What is the nature of TAD-like structures observed in non-mammalian species? How do these structures arise and what is their functional significance, particularly for species that lack homologs for insulator proteins implicated in TAD formation in mammals?

  在非哺乳動物物種中觀察到的 TAD 樣結(jié)構(gòu)的性質(zhì)是什么？這些結(jié)構(gòu)是如何產(chǎn)生的，它們的功能意義是什么祥款，特別是對于缺乏與哺乳動物 TAD 形成有關(guān)的絕緣蛋白同源物的物種清笨？

• In the absence of a new unifying definition and inference method for TADs, what is the best method to compare them across development and evolution? For interspecies comparisons, how might we best model the process of TAD evolution in order to obtain a null model for neutrality against which to test conservation?

  在缺乏新的統(tǒng)一的 TAD 定義和推斷方法的情況下，跨發(fā)展和演變比較它們的最佳方法是什么刃跛？對于種間比較抠艾，我們?nèi)绾尾拍茏詈玫啬M TAD 進化的過程，以獲得一個零中性模型桨昙，以檢驗保守性检号？