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.2008年9月11日9:371。
doi:10.1186/1471-2105-9-371。

Kismeth：通过亚硫酸氢盐测序分析植物甲基化状态

埃亚尔·格伦特曼 1, 齐义军（Yijun Qi）, R基思·斯洛特金, 特德·罗德, 罗伯特·马丁森, 拉维·萨奇达南丹
附属公司

Kismeth：通过亚硫酸氢盐测序分析植物甲基化状态

埃亚尔·格伦特曼等。 BMC生物信息学. .

摘要

背景：人们对探索各种生物体基因组中胞嘧啶甲基化状态的时间和空间模式非常感兴趣。希望这将阐明DNA甲基化在基因表达的表观遗传控制中的生物学作用。亚硫酸氢盐测序是指用亚硫酸氢钠处理分离的DNA，将未甲基化的胞嘧啶转化为尿嘧啶，用PCR将尿嘧啶转化为胸腺嘧啶，然后对所得DNA进行测序，以检测DNA甲基化。对于DNA甲基化的研究，植物提供了一个极好的模型系统，因为它们能够容忍DNA甲基化模式的重大变化，并且长期以来一直在研究DNA甲基化对转座子和表观突变的影响。然而，与动物的情况相反，没有很多工具可以分析植物中的亚硫酸氢盐数据，这些数据可以在各种序列上下文（CG、CHG和CHH）中显示胞嘧啶的甲基化。

结果：基斯梅特网址：http://katahdin.mssm.edu/kismeth是一个基于web的亚硫酸氢盐序列分析工具。Kismeth被设计用于植物，因为它考虑了任何序列上下文（CG、CHG和CHH）中潜在的胞嘧啶甲基化。它为亚硫酸氢盐引物的设计提供了一种工具，也为亚硫酸氢盐测序结果的分析提供了多种工具。Kismeth不限于来自植物的数据，因为它可以与任何物种的数据一起使用。

结论：Kismeth简化了亚硫酸氢盐序列分析。它是设计植物亚硫酸氢盐引物的唯一公开工具，也是分析植物甲基化模式的少数工具之一。它有助于在全球和局部范围内进行分析，如文中引用的示例所示，允许解剖DNA甲基化所涉及的遗传途径。Kismeth也可用于研究不同组织和疾病细胞中甲基化状态与参考序列的比较。

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数字

图1
图1
网站首页。参考序列文件和包含亚硫酸氢盐测序结果的文件上传到此页面。结果如图2和3所示。文本中描述的示例数据集可以从此页面下载。程序中使用的参数也可以通过此页面上的文本框进行修改。
图2
图2
结果概要（顶部）。这是结果页的上半部分。该表显示了所有序列读取的每种类型胞嘧啶（CG、CHG和CHH）的总统计数据。每个职位的数据可以在网页（查看链接）中以表格的形式查看，也可以作为电子表格（下载链接）查看。单个序列的分析链接允许查看细节比对（Matches链接，如图4所示）或显示序列中胞嘧啶的点图（点图链接，如图5所示）。
图3
图3
结果概要（底部）。这是结果页的下半部分。该图显示了三条信息，即感兴趣序列中各种类型C的位置（如图底部的彩色条），在序列读取中每个胞嘧啶的采样次数（如x轴下方的彩色条所示），以及每个位置的胞嘧啶甲基化的次数，作为x轴上方的彩色条。颜色代表序列中的三种C，红色代表CG，蓝色代表CHG，绿色代表CHH。这些控件允许放大图形区域以进行更仔细的查看。
图4
图4
每个序列结果的详细视图。匹配的详细视图突出显示了各种类型的胞嘧啶（CG、CHG和CHH）及其在亚硫酸氢盐处理下的每个序列读取的命运。第一行，标记为在里面每组的，是参考序列，胞嘧啶的颜色代表胞嘧啶的类型（如图3所示）、CG（红色）、CHG（蓝色）和CHH（绿色）。第二行，标记为外面的，显示了亚硫酸氢盐测序的结果，红色对于未转化的C（受甲基化保护）和棕褐色的用于转化的C（非甲基化）。每个序列上方的失配数给出了所显示序列的失配数量（除了C到T转换）和特定序列的总长度。这提供了对序列质量的估计。
图5
图5
圆点图点图是一种快速总结各种胞嘧啶在每个测序读取中的命运的方法。颜色编码的圆圈用于表示类型（如图3和图4所示）、CG（红色）、CHG（蓝色）和CHH（绿色）。当胞嘧啶甲基化时，圆圈被填满。此视图用于检测群体中可能被平均值掩盖的相似克隆组（见正文）。提供了一个克隆名称表来标识克隆。
图6
图6
亚硫酸氢盐测序引物的设计。通过此页面，用户可以上传参考序列文件，确定结果产品的长度和所需的Tm，Kismeth将提供根据预测效率排序的可选引物列表。引物的设计考虑了亚硫酸氢盐的限制，如文中所述。用户还可以选择为输入序列的反向补体设计引物，从而询问两条DNA链。
图7
图7
Kismeth的底漆设计。每个链的引物对以表格的形式给出，如图所示。我们显示了在Mu1来自示例数据集的序列。
图8
图8
WT Col-0和ddm1型突变体在Mu15'末端反向重复序列（MULE DNA转座子，At4g08680）所有胞嘧啶的甲基化水平在ddm1型样本与WT进行比较，在所有克隆中取平均值。图约定与图3相同。
图9
图9
WT Col-0和ddm1型突变体在Mu15'终端反向重复尽管整体甲基化不同，但两个克隆似乎保留了DNA甲基化的WT水平（装箱区）。图约定与图5中的相同。
图10
图10
WT Laer与对照组甲基化的比较会前4-1使用Kismeth的突变体这是WT-Laer甲基化曲线与会前4-1MEA-ISR突变体，一种重复元素[12]。顶部图形显示WT，而底部面板显示会前4-1突变体。CHG和CHH胞嘧啶的甲基化在会前4-1突变体，而CG胞嘧啶不受影响。
图11
图11
WT-Laer与会前4-1使用Kismeth的突变体这显示了WT-Laer甲基化曲线的点图比较会前4-1突变体。顶部点图显示WT，而底部面板显示会前4-1突变体。CHG和CHH胞嘧啶的甲基化在会前4-1与WT相比，突变体，而CG胞嘧啶不受影响。
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