FAN-C: a feature-rich framework for the analysis and visualisation of chromosome conformation capture data

doi:10.1186/s13059-020-02215-9

.2020年12月17日；21(1):303.

doi:10.1186/s13059-020-02215-9。

FAN-C：一个用于分析和可视化染色体构象捕获数据的功能丰富的框架

凯·克鲁斯¹, 克莱门斯B拥抱¹, 胡安·M·瓦奎里萨斯^2 三

附属公司

¹马克斯·普朗克分子生物医学研究所，德国明斯特伦琴大街20号，邮编：48149。
²马克斯·普朗克分子生物医学研究所，德国明斯特伦琴大街20号，邮编：48149。j.vaquerizas@lms.mrc.ac.uk。
^三MRC伦敦医学科学研究所、临床科学研究所，医学院，伦敦帝国理工学院，伦敦杜坎路，W12 0NN，英国。j.vaquerizas@lms.mrc.ac.uk。

PMID： 33334380
PMCID公司： PMC7745377号
内政部： 10.1186/s13059-020-02215-9

FAN-C：一个用于分析和可视化染色体构象捕获数据的功能丰富的框架

凯·克鲁斯等。基因组生物学. 2020.

.2020年12月17日；21(1):303.

doi:10.1186/s13059-020-02215-9。

作者

凯·克鲁斯¹, 克莱门斯B拥抱¹, 胡安·M·瓦奎里萨斯^2 三

附属公司

¹马克斯·普朗克分子生物医学研究所，德国明斯特伦琴大街20号，邮编：48149。
²马克斯·普朗克分子生物医学研究所，德国明斯特伦琴大街20号，邮编：48149。j.vaquerizas@lms.mrc.ac.uk。
^三MRC伦敦医学科学研究所、临床科学研究所，医学院，伦敦帝国理工学院，伦敦杜坎路，W12 0NN，英国。j.vaquerizas@lms.mrc.ac.uk。

PMID： 33334380
PMCID公司： PMC7745377号
内政部： 10.1186/s13059-020-02215-9

摘要

染色体构象捕获数据，特别是来自高通量方法（如Hi-C）的数据，分析起来通常非常复杂。现有的分析工具通常是单一用途的，或者与少量数据格式的兼容性有限，这常常使Hi-C分析变得繁琐和耗时。在这里，我们介绍了FAN-C，这是一个易于使用的命令行工具和强大的Python API，具有广泛的功能集，涵盖了类C数据的矩阵生成、分析和可视化（https://github.com/vaquerizaslab/fang ). 由于与最流行的Hi-C存储格式兼容，FAN-C可以与大量现有的分析工具结合使用，从而大大简化了Hi-C矩阵分析。

关键词：染色质环；染色体室；染色体构象捕获；高碳化合物；高碳分析；Hi-C可视化；拓扑关联域（TAD）。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明，他们没有相互竞争的利益。

数字

图1
FAN-C功能概述。一从实验（左）和计算（右）角度概述Hi-C。回复：限制性内切酶。b条矩阵生成功能。**c（c）**Hi-C矩阵分析功能。d日Hi-C可视化功能。**e（电子）**辅助工具

图2
FAN-C矩阵生成。**a-c公司**矩阵生成管道的示意图概述。一映射功能。b条Hi-C读取对的处理和过滤。**c（c）**从有效读取对中组装、过滤和归一化Hi-C矩阵。d日–**（f）**使用HUVEC Hi-C[25]的数据绘制FAN-C统计图。d日连接错误图，如[52，53]所示。虚线表示预期值。**e（电子）**限制站点距离（插入大小）总和的密度图，从一个读取到最近限制站点的映射位置测量。虚线表示中间插入尺寸。**（f）**摘要统计图显示了各种过滤器删除的读取对。克以1 kb分辨率装箱的Hi-C矩阵的覆盖图。虚线表示选择的覆盖范围截止点为25%的中间覆盖率

图3
FAN-C分析功能。除非另有说明，否则在10 kb分辨率矩阵上对GM12878细胞[25]进行的所有分析。一FAN-C、Cooler和Juicer矩阵可用分析类型的示意图。b条分辨率为10 kb的样本区域的Hi-C矩阵图。**c（c）**预期正常接触频率与轨迹距离的对数“距离衰减”图。d日Log2-与中相同区域的观察/预期（O/E）矩阵一.e（电子）1号染色体（顶部）及其第一特征向量（EV）（底部）的500 kb分辨率相关矩阵/A/B分室图。**（f）**“鞍形图”显示了活动/活动和非活动/非活动区域的优先相互作用（顶部），条形图显示了相应EV输入幅度用于装箱区域的截止值（底部）。请注意最右边的异常值。克聚合TAD图显示箭头区域内和周围的平均log2-O/E[25]。小时聚合回路图，显示HICUPS[25]调用的峰值处的平均log2-O/E。**i–n**18号染色体上的示例区域突出显示了FAN-C中可用的其他分析以及“基因组浏览器”式绘图的可能性。我三角Hi-C矩阵图。j个显示由ChIP测量的CTCF占用率（输入折叠式变换）的线图。来自GEO的数据：GSM733752。k个热图显示了使用不同窗户尺寸计算的隔热得分。我窗口大小为100 kb的绝缘分数轨迹。米热图显示了多个窗口大小的方向性索引结果。n个窗口大小为1 Mb的方向性索引轨迹。哦使用Gencode（v19）的数据绘制基因图[57]

图4
神经元分化的FAN-C比较工作流程。胚胎干细胞；NPC，神经元前体细胞；CN，皮层神经元。一鞍形图显示了具有不同隔室特征向量值的区域之间相对于预期的接触（由2%的百分位数组成）。b条车厢强度条形图。**c（c）**ESC、NPC和CN中所有边界的绝缘得分热图，按CN中的绝缘得分排序。d日ESC和CN之间不同绝缘区域的绝缘得分热图。**e（电子）**以ESC、NPC和CN中所有边界为中心的1mb窗口的聚合矩阵。**（f）**以ESC特定边界为中心的1mb窗口的聚合矩阵。克Pbx1位点上的差异绝缘区域示例，显示ESC和CN的Hi-C矩阵、CN-ESC的差异Hi-C基质、不同窗口尺寸下ESC和CN的绝缘得分、ESC与CN之间的绝缘得分差异以及该区域中的基因，以链着色（橙色=正向，青色=反向）

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