下一代测序中ChIP-seq数据的处理与分析

将染色质免疫共沉淀技术(ChIP)与下一代高通量测序技术相结合的染色质免疫共沉淀测序(ChIP-seq),已成为功能基因组学、特别是基因表达调控领域研究的关键技术。ChIP-seq实验带来的海量数据向生物信息学研究人员提出了新的挑战。由于此领域数据处理技术的发展大大滞后于实验技术进步,有必要系统地介绍和回顾ChIP-seq数据处理的各个方面,以便更多研究人员进入此领域设计或改进相应的算法。文章结合实例详细介绍了ChIP-seq数据整个流程,并重点讨论了其中的主要问题和关键环节,为这一研究领域的科研人员提供一个快速而深入的认识。     

下一代测序技术:技术回顾与展望

在过去的30年中,作为最重要的生物医学研究手段之一,DNA测序技术的数据产出能力呈指数增长,而且这一技术本身也演变成为一个面向工程学和物理学的新技术领域.本文分析了下一代测序仪的技术特点,并对其未来的发展以及应用进行了前瞻性的展望.预期在刚刚出现的技术中,有些技术假以时日能够发展成熟,实现1000美元基因组和100美元基因组的目标.同时建议中国科学家在这场对科学研究以及社会医疗保健体系都将产生深远影响的运动中发挥积极的作用.     

Illumina-Solexa测序数据质量评估系统的构建

目的：针对下一代测序数据量大、序列长度短的特点,研究数据分析和质量评估方法。方法：选择已发布的Illumina-Solexa平台测序数据为研究对象,通过MAQ软件将测序数据与人类全基因组序列进行比对,并以外显子区域为例,在位点水平对测序数据质量进行评估。结果：结合已有软件系统和本文自创线性算法,建立了一套包括比对、拼接在内的测序数据质量评估系统。比对分析后,发现原始测序序列共覆盖了127,113,378个位点,涉及24条染色体上的64868个外显子。其中,每个位点都被测到的外显子为0.50%,位点平均测序深度大于等于1的外显子为3.98%。结论：成功构建了基于Illumina-Solexa测序平台的数据分析和质量评估方法,其可适用于其它第二代测序平台。研究者可在质量评估的基础上完善测序试验设计,并进行SNP和突变筛选及后续功能性研究。     

下一代测序技术在高龄女性的胚胎植入前非整倍体遗传学检测中的应用

本研究以微阵列比较基因组杂交(array comparative genomic hybridization,aCGH)平台为参照,旨在探究基于下一代测序(next-generation sequencing,NGS)的胚胎植入前遗传学非整倍体检测(preimplantation genetic testing for...     

高通量测序数据的基因组拷贝数变异检测方法综述

拷贝数变异是指基因组中发生大片段的DNA序列的拷贝数增加或者减少。根据现有的研究可知,拷贝数变异是多种人类疾病的成因,与其发生与发展机制密切相关。高通量测序技术的出现为拷贝数变异检测提供了技术支持,在人类疾病研究、临床诊疗等领域,高通量测序技术已经成为主流的拷贝数变异检测技术。虽然不断有新的基于高通量测序技术的算法和软件被人们开发出来,但是准确率仍然不理想。本文全面地综述基于高通量测序数据的拷贝数变异检测方法,包括基于reads深度的方法、基于双末端映射的方法、基于拆分read的方法、基于从头拼接的方法以及基于上述4种方法的组合方法,深入探讨了每类不同方法的原理,代表性的软件工具以及每类方法适用的数据以及优缺点等,并展望未来的发展方向。     

基于深度学习的PacBio测序数据[]DNA甲基化检测方法

DNA甲基化是存在于真核细胞中的一种关键的表观遗传修饰形式,它能在不改变碱基序列的前提下控制基因表达,并影响生物的发展进程。研究DNA甲基化有助于揭示发育过程中的表观遗传调控机制,为疾病诊断和精准医疗的发展提供重要支撑。Pacific Biosciences(PacBio)的单分子实时测序技术能够进行单分子甲基化检测,无需依赖化学转换过程,保留了更完整的表观遗传信息;并且能够产生平均长度达10 000 bp的测序片段,有助于跨越复杂区域并提供更连贯的甲基化信息。然而,现有面向PacBio测序数据的甲基化检测可选工具仍然较少,且存在检测精度不足的瓶颈问题。因此,本研究提出一种基于深度学习技术的面向PacBio测序数据的DNA甲基化检测方法,该方法通过交叉注意力融合机制,并利用Transformer和BiGRU网络融合碱基特征与信号特征,以充分识别潜在的甲基化位点,实现DNA甲基化的高效和精准检测。文中使用GIAB标准品HG002的全基因组PacBio测序数据进行DNA甲基化检测,与当前主流工具相比,本文提出的方法在单片段水平以及基因组水平上均有最高的检测准确性。同时,该方法采用并行处理显著降低了分析时间,并在内存使用上保持了可控性,为大规模人群甲基化的高效检测提供了重要的技术支撑。     

基于多尺度遥感影像分割方法的湿地生态廊道设计

从生物多样性保护的角度,采用多尺度遥感影像分割方法中的人为干扰度模型,计算分割阈值确定湿地生态廊道的宽度,并结合聚类分析法分类的8种人为干扰类型,对建三江地区廊道结构设计进行了研究。结果表明,廊道分割阈值设为20%,非湿地背景噪声为9.43%,湿地生态廊道最佳宽度为1298m。8种人为干扰度中聚类c1、c2、c3和c4类型是受人为干扰较弱的区域,主要分布在浓江、乌苏里江、三江和洪河保护区原始生态环境区域,将其分别设定为核心区、实验区、边缘区、缓冲区4种类型。廊道核心区中的沼泽类型占75%,总体精度高达93.7%,实验区沼泽占72.2%,精度达到75.8%,边缘与缓冲区起到边缘护栏的作用,缓冲区宽度为945m,本研究为湿地生态廊道的建设与修复提供了可靠、科学的参考依据。     

一株从红藻中分离出的产芳基硫酸酯酶的海单胞菌FW-1的全基因组测序及结果分析

【目的】海单胞菌Marinomonas sp. FW-1是1株经验证可以获得高活性芳基硫酸酯酶的菌株。为深入研究FW-1菌株产芳基硫酸酯酶机制,进一步筛选高活性的芳基硫酸酯酶基因片段,有必要解析FW-1菌株的全基因组序列信息。【方法】本研究采用高通量测序技术对FW-1进行全基因组测序,使用相关软件对测序数据进行基因组装、基因预测与功能注释、COG聚类分析等。结合异源表达的方法对其不同基因片段所产生的芳基硫酸酯酶活性进行分析。【结果】全基因组测序结果表明该基因组大小为3964876 bp,GC含量为44.03%,编码3590个蛋白基因,含有78个tRNA和25个rRNA操纵子。从全基因组测序结果中找到22个可能具有芳基硫酸酯酶活性的基因,对其中4个进一步异源表达后发现FW-1中至少含有的3个具有芳基硫酸酯酶活性的基因,其均含有芳基硫酸酯酶的特异性氨基酸基团C-X-P-X-R基团。【结论】本研究首次报道了1株含有多个芳基硫酸酯酶基因序列的菌株FW-1的全基因组序列,分析了基因组的基本特征,为芳基硫酸酯酶的进一步应用提供了思路。     

胃组织微生物群系高通量测序研究中去除宿主DNA的方法比较

在组织共生微生物群系的研究中,组织样本中微生物细胞比例远低于宿主细胞,导致高通量测序数据中属于微生物的序列比例很低,不足以准确反映菌群多样性和结构组成.本文比较了HostZERO^TM Microbial DNA Kit(ZYM)和NEBNext mircobiome DNA enrichment kit(NEB)两款商用DNA提取试剂盒、16S r RNA基因V3-V4高变区测序文库构建过程中的巢式PCR(NES)和扩增产物切胶回收(GEL)四种方法.与未经去除宿主DNA的方法相比,四种方法都使胃组织样本测序结果中细菌序列占比显著增加. NES和ZYM明显改变了纯菌菌株混合样本和胃组织样本菌群的组成; NEB未对菌株混合样本菌群组成造成明显影响,但对胃组织样本菌群结构影响大;只有GEL方法对样本菌群结构影响较小.综上所述, GEL方法能够去除大部分宿主DNA又对菌群组成影响最小,这为研究组织微生物群系时减少测序数据中宿主DNA的方法选择提供了参考.