生信分析8:染色質(zhì)的二價性

前一篇推送介紹了馬鈴薯在冷脅迫后的染色質(zhì)可及性和組蛋白修飾的轉(zhuǎn)變咆霜。在組蛋白修飾中重點關(guān)注了H3K4me3和H3K27me3兩種,其中K4通常認(rèn)為是激活型組蛋白修飾枉证,K27通常被認(rèn)為是抑制型組蛋白修飾桩匪。某些染色質(zhì)區(qū)域月匣,兩者可以共同存在捐川。

什么是二價性染色質(zhì)

2006年脓鹃,Lander 和 Fisher 在胚胎干細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了一類同時存在激活型組蛋白修飾和抑制型組蛋白修飾的基因,它們處于一種蓄勢待發(fā)的平衡狀態(tài)古沥。H3K4me3 和 H3K27me3 重疊的模式被稱為“二價染色質(zhì)(bivalent chromatin)”瘸右。“蓄勢待發(fā)的(poised)”基因的二價特征的發(fā)現(xiàn)是出乎意料且非常重要的渐白。它提供了第一個關(guān)于“中間”狀態(tài)的線索尊浓,其中二價標(biāo)記的基因可以在發(fā)育過程中分解為活性或非活性狀態(tài)。

二價染色質(zhì)不是胚胎干細(xì)胞特異性的纯衍,在其他細(xì)胞類型中也有詳細(xì)的記錄。在擬南芥的精細(xì)胞和莖間分生組織中也觀察到類似的潛在染色質(zhì)二價性苗胀,推測染色質(zhì)二價性可能是具有潛在多能性植物細(xì)胞的共同特征襟诸,

如何定義二價性染色質(zhì)/基因

01 基于雙重ChIP-seq

Zeng, Zixian et al. Genome biology. 2019. doi:10.1186/s13059-019-1731-2

馬鈴薯GB 文章中對二價性基因的定義:使用sequential ChIP-seq技術(shù)瓦堵,第一組先拉K4再拉K27(K4-K27),第二組先拉K27再拉K4(K27-K4)歌亲,然后用兩組的信號去量化基因的二價性信號菇用,只有當(dāng)冷處理塊莖后K4-K27和K27-K4同時增加的基因才用于二價性基因的分析。

上圖是作者在方法部分的描述陷揪,有幾點不清楚惋鸥。

1、如何定義基因的范圍悍缠,啟動子+genebody卦绣?僅genebody?僅啟動子飞蚓?啟動子定義成多長滤港?考慮轉(zhuǎn)錄終止位點下游嗎?

2趴拧、“increased level”如何定義溅漾,絕對變化還是fold change?

文章正文部分也沒有更明確的介紹著榴,作者也沒有上傳原始代碼添履,所以以上亮點我無法解決。

02 分別基于K4和K27的ChIP-seq

上面的定義方法是今年吳柘團隊發(fā)表的精細(xì)胞二價性的文章脑又,之前的推送有分享缝龄,鏈接為文獻解讀:NG-擬南芥雄配子發(fā)生過程的染色質(zhì)特征

作者在github給出了分析代碼,可以學(xué)習(xí)他們是如何定義二價性基因的挂谍。

(1) Find the bivalent peaks in Spm (homer: mergePeaks) 是利用K4和K27的peak拿到merge后的peak叔壤,這里的merge是對存在交集的K4和K27取并集。

(2)第二步是利用annotatePeaks.pl對peak進行注釋口叙,可以關(guān)聯(lián)到附近的基因炼绘。

該腳本第一步先找到距離該peak最近的TSS,并將該峰分配給該基因妄田。第二步確定該峰的中心位置所占的基因組區(qū)間特征作為注釋結(jié)果俺亮,具體原理見上圖。

輸出文件的第八列是該peak中心位置所占基因組特征疟呐,作者去除了Intergenic項脚曾,只分析其他項。

上述兩種定義方法都成功發(fā)發(fā)表启具,說明都可信本讥。個人感覺第一種方法,通過sequential ChIP-seq技術(shù)同時檢測K4和K27區(qū)域更準(zhǔn)確,第二種方法是分別做了K4和K27的ChIP-seq然后根據(jù)兩者的重疊性再去鑒定peak拷沸,有可能存在上述情況色查,即不是嚴(yán)格的二價性基因。但是從實驗角度撞芍,方法2是針對單個細(xì)胞類型做的ChIP-seq秧了,可能對于低起始量細(xì)胞做兩次ChIPs還不夠成熟。

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