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但与所有技术一样,ChIP-seq实验产生了大量数据集

25 8月 , 2019  

简单用法:wig2chipwig in.wig out.chipwig

ChIP-seq

ChIP-seq是下一代测序的首批应用之一,该测序是在2000年代中期开发的。其前体ChIP芯片通过与微阵列杂交分析片段,显示DNA-蛋白质相互作用。使用下一代测序的ChIP-seq可以直接测序目标片段,而不是将它们杂交在阵列上。简而言之,ChIP-seq涉及用甲醛处理细胞以在体内将结合蛋白与DNA交联。然后使用超声处理将染色质剪切成200-600bp范围内的较小片段。对靶蛋白特异的抗体用于免疫沉淀DNA-蛋白质复合物。最后一步涉及逆转交联和DNA的释放,其在任何下一代平台上测序以鉴定蛋白质结合的序列。

ChIP-seq实验产生了大量数据集,提出了重大的存储和维护挑战。为了解决这个问题,提出了一种专门为ChIP-seq
Wig数据设计的无损和有损压缩框架,叫做ChIPWig。

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在由ENCODE协会产生的10套ChIP-seq数据集上测试了ChIPWig压缩器。平均来说,无损ChIPWig减小原始文件大小到仅仅6%,并且提供了比bigWig高6倍的压缩率改善。有损特征比无损模式进一步减少文件大小2倍,对于使用专门的NarrowPeaks方法进行峰识别和motif发现几乎没有影响。使用通用计算机,压缩和解压速率大约为0.2
MB/秒。

ChIP-seq的优点

与ChIP芯片相比,ChIP-seq技术可实现单碱基对的分辨率,更少的伪像,更好的覆盖范围和更大的动态范围。优异的碱基对分辨率是最重要的优势之一,因为阵列在杂交过程中具有基本的不确定性,这限制了分辨率。虽然ChIP芯片的分辨率因阵列而异,但通常在30-100bp范围内,但ChIP-seq具有单核苷酸分辨率。绕过杂交过程对ChIP-seq有额外的好处。在ChIP芯片的杂交过程中,不完全匹配的序列之间可能存在交叉杂交,这增加了信号噪声。由于直接测序方法,ChIP-seq本质上不受这些噪声源的影响。但是,可以使用ChIP-seq接收一些GC偏差。与其他方法相比,ChIP-seq提高了分辨率。阵列的强度信号可能不完全是线性的,并且阵列的动态范围限制在饱和点之外。这导致它们在ChIP芯片中被遮挡,但不是ChIP-seq实验。与ChIP芯片的检测下限相反,ChIP-seq没有有限的动态范围。下一代测序技术意味着基因组覆盖不限于固定在阵列上的探针序列。重复基因组区域,如异染色质或微卫星,通常在阵列上被掩盖,但可以使用ChIP-seq进行有效分析。ChIP-seq在样品数量方面比ChIP芯片更具优势,因为ChIP-seq需要更少的量。ChIP-seq产生更精确的蛋白质结合位点列表和转录因子,增强子和序列基序的鉴定。可以使用ChIP-seq分析染色质和组蛋白变体的核小体定位和翻译后修饰。这种分析尤其受益于增强的空间分辨率。

下载::
A Random Access-Enabling Lossless and Lossy Compression Method for
ChIP-seq Data

ChIP-seq的局限性

ChIP-seq的主要限制是访问和成本。研究人员可以通过开发自己的构建库的协议来降低成本,但总体价格必须进一步降低,以与其他方法相媲美。ChIP芯片技术每个阵列的成本约为400-800美元,而ChIP-seq的成本为每通道1,000-2,000美元(对于一个这样的下一代平台)。因为ChIP-seq在免疫沉淀中使用抗体,所以数据的质量依赖于抗体的质量。几种市售抗体的质量差异很大,不仅在供应商之间,而且在批次之间。可以验证抗体质量,但是这样的过程是费力且耗时的。需要将ChIP-seq产生的谱中的峰与对照样品中的相同基因座进行比较,以确定峰的显着性。这通常在免疫沉淀之前用DNA进行,处理DNA但缺乏抗体,并且使用不具有DNA结合或染色质修饰参与的抗体。这使科学家能够克服可能已经引入的各种伪影,但目前尚未就哪种控制最合适达成共识,这三种方法的一致性可能不同。

ChIPWig能够随机访问,概括统计查询,它基于为不均匀量化器而设计的最佳点密度非对称理论。

ChIP-seq或染色质免疫沉淀和测序是一种技术,允许研究人员通过在全基因组范围内绘制蛋白质-DNA相互作用和表观遗传标记来理解转录调控。与以前的方法相比,ChIP-seq具有几个优点,例如ChIP芯片,但与所有技术一样,ChIP-seq也有其局限性。

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