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.2015年12月2日;43(21):e141。
doi:10.1093/nar/gkv715。 Epub 2015年7月15日。

无重复序列的全基因组亚硫酸氢钠测序数据中差异甲基化区域的检测

附属公司

无重复序列的全基因组亚硫酸氢钠测序数据中差异甲基化区域的检测

郝武等。 核酸研究. .

摘要

DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰,参与许多生物过程和疾病。全基因组亚硫酸氢盐测序(WGBS)技术的最新发展使全基因组DNA甲基化测量能够以单碱基对分辨率进行。为了确定差异甲基化区域(DMR),已经进行了许多实验来比较不同生物背景下的DNA甲基化特征。由于WGBS实验的高成本,许多研究仍在没有生物复制品的情况下进行。可用于分析此类数据的方法和工具非常有限。我们开发了一种统计方法,DSS single,用于在没有重复的情况下从WGBS数据中检测DMR。我们使用一个严格的模型来描述计数数据,该模型解释了甲基化水平、序列深度和生物变异的空间相关性。我们证明,利用邻近CG位点的信息,即使没有重复,也可以准确估计生物变异。然后通过Wald测试程序进行DMR检测。模拟表明,DSS-single比现有方法具有更高的灵敏度和准确性,对H1和IMR90细胞系的分析表明,它也产生了最具生物学意义的结果。DSS单体在生物导体包DSS中实现。

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图1。
图1。
比较不同方法的离散度估计。对于每个模拟,都会获得色散估计的MSE。该图显示了100个模拟中MSE的箱线图。比较的方法有:我们之前发布的经验贝叶斯估计程序(11),使用来自三个重复的数据;DSS-single,使用来自一个复制的数据;全基因组恒定离散度为0.08。
图2。
图2。
测试统计和P(P)-基于仿真的DSS-single值。(A类)Wald测试统计的正态QQ图。(B类)的直方图P(P)-值。
图3。
图3。
通过仿真分析比较DML/DMR调用结果。(A类)DML呼叫。X轴是考虑的排名靠前的CpG站点数量,其中排名根据报告的测试统计数据确定,或P(P)-值。Y轴是CpG位点在排名靠前的一组真正甲基化差异的CpG位置中的百分比。(B类)DMR呼叫。X轴是所调用的排名靠前的DMR的总长度(以bps为单位)。Y轴是真正差异甲基化的顶级DMR的百分比(单位:bps)。
图4。
图4。
H1与IMR90的DMR呼叫结果比较。A-C显示了不同DMR敏感性的比较,其中Y轴显示了与DMR重叠的不同基因组特征的数量:(A类)差异DHS;(B类)差异表达基因的启动子区;(C类)CpG岛海岸。(D类)不同方法中排名靠前的DMR的精确度。(E类)H1-IMR90比较中DMR的位置分布。Y轴表示重叠不同基因组特征的DMR的百分比。TSS:转录起始位点。TES:转录终末位点。(F类)与使用两个复制调用的DMR进行比较。X轴是不同数量排名靠前的DMR的总长度。Y轴是重叠的百分比(以碱基对表示)。

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