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市场动态MARKET DYNAMICS

Hi-C数据可视化浏览器知多少

发布时间:2019-7-11 10:48:31阅读次数: .html 次分享到:

         三维基因组学技术的日新月异带来了后基因组时代——功能基因组的极速发展,借助三维基因组技术,研究者可以进一步探究非编码基因组区域的改变对染色质相互作用和对基因表达的影响。而Hi-C数据量大,互作矩阵的构建复杂,如何可视化Hi-C互作数据,是非生信专业研究者的迫切需要。


        三维基因组浏览器可real-time可视化,高效且便利。一方面从全基因组层面更加直观地展示三维组学数据,还可结合其它组学数据进行多组学联合展示;另一方面从目标区域的可视化结果中可及时地挖掘有效信息。


        想必大家都或多或少了解或使用过Integrative Genomic Viewer(IGV)和UCSC Genome Browser,适用于三维基因组数据可视化的浏览器也层出不穷,多款三维基因组浏览器也各有各的特点(Table1)[1]。


Table1 三维基因组浏览器简介


3Disease Browser

        3Disease Browser由李程课题组开发,该浏览器关注并可视化与疾病相关的染色体重排(Chromosomal rearrangement,CR)事件的三维基因组结构[2]。通过SI (Structure Influence) score计算与疾病相关的CR事件对基因组三维结构影响,筛选潜在的因改变三维结构改变而致病的CR。通过检索基因或疾病名称,可以看到:

        ①该CR事件附近区域在不同细胞系样本中的互作热图、TAD边界、组蛋白修饰、基因注释等信息。

        ②该疾病的相关基因。

        ③该CR事件附近区域的局部三维结构。


Figure1 3Disease Browser可视化界面


ChromContact

        ChromContact浏览器界面友好、操作简便,可直接链接到UCSC Genome Browser进行可视化展示[3]。通过检索基因、SNP或基因组位置,选择不同的细胞系样本和分辨率后,就可跳转到UCSC Genome Browser,可以看到:

        ①目标区域与全基因组的互作峰图,以及基因注释。

        ②有大量多组学的公共数据可供加载。


Figure2 ChromContact可视化界面


3D Genome Browser

        3D Genome Browser由岳峰课题组和王艇课题组开发,该款可视化浏览器支持众多实验类型的数据展示,包括Hi-C,DNase Hi-C,ChIA-PET,PLAC-seq,HiChIP和Capture Hi-C等,数据库包含人类和小鼠的公共数据[4]。通过检索基因、SNP或基因组位置,选择不同的细胞系样本和分辨率后,可迅速地加载可视化界面:

        ①不同样本间(同物种或不同物种)的互作热图,直观地反映互作的差异性。

        ②染色体间的互作热图,可检测染色体结构变异。


Figure3 3D Genome Browser可视化界面1

Figure3 3D Genome Browser可视化界面1


Juicebox

        Juicebox由Erez Lieberman Aiden课题组开发,该款工具如同IGV一样有本地化软件,界面友好,具有放大和缩小的功能,实现从全基因组的互作热图到局部的loop结构的展示,也可用于Hi-C辅助组装 [5]。通过加载.hic文件,可以看到:

        ①视野内互作热图的信息。

        ②支持多种校正方法和矩阵形式,可实时地改变矩阵。

        ③分辨率的大小和color bar也可实时地调整。


Figure5 Juicebox可视化界面


WashU EpiGenome Browser

        WashU EpiGenome Browser由王艇课题组开发,相当于“IGV升级版”,数据展现形式与IGV一致,同样支持众多实验类型的数据展示,可添加感兴趣的tracks联合展示[6]。通过检索基因、SNP或基因组位置,可以看到:

        ①互作热图、组蛋白修饰、基因注释等信息。

        ②可对界面进行截图,也可实时共享当前界面。


Figure6 WashU EpiGenome Browser可视化界面


Frasergen三维基因组可视化平台

        界面与功能 

        好玩的现金棋牌三维基因组团队在测试过以上可视化工具的基础上,结合项目客户需求,基于WashU EpiGenome Browser,搭建了Frasergen三维基因组可视化平台,用于多组学数据实时地可视化查询,便于进一步挖掘隐藏在数据背后的生物学意义。整个检索界面也是相当地简洁、便捷、友好,选定物种和参考基因组后,可通过基因、SNP或基因组位置进行检索(Figure7)。


Figure7 Frasergen可视化平台的检索界面


         目前主要支持Hi-C、ATAC-seq、ChIP-seq和RNA-seq数据的展示(Figure 8),选定需要展示的数据后,即可跳转到Browser可视化界面。好玩的现金棋牌三维基因组团队也在持续向数据库中添加来自不同物种不同组织不同细胞的分析数据,丰富数据库内容,不断满足各类研究领域的科研需求。


Figure8 Frasergen可视化平台的数据界面


        可视化展示细节

         Frasergen可视化平台在以上框架下添加了细节功能,如互作热图可以翻转、调整tracks的高度(不影响原tracks的展现形式)等。在文章中,经常可以看到两个样本或多个样本间目标区域的可视化展示图。Frasergen可视化平台可同时加载两个样本的多组学数据,直观地比较两个样本间目标区域的互作、基因表达、修饰位点、开放性的差异(Figure9,可参考Figure3)。也可同时加载多个样本的数据进行可视化展示,直观地比较多个样本间目标区域的互作差异等(Figure10)。


Figure9 Frasergen可视化平台的可视化界面1

Figure10 Frasergen可视化平台的可视化界面2



        你可以用Frasergen可视化平台来干什么?

●  在Hi-C项目启动前,想了解关注基因的周围三维结构, 或者关注已有的结构差异SV,或SNP是否发生在结构边界,评估项目可行性;

●  已完成Hi-C数据分析,想进一步个性化挖掘并在文章中展示;

●  如果您是好玩的现金棋牌合作伙伴,只需申请一个账户就可以加载展示,无需繁琐的数据上传。


        看完Frasergen三维基因组可视化浏览器的功能介绍,是不是想试试?福利来了,Frasergen可视化浏览器现可开启免费试用,可发邮件到support@申请,或直接联系所在区域的区域经理申请。


         参考文献

         1.Li R , Liu Y , Hou Y , et al. 3D genome and its disorganization in diseases[J]. Cell Biology and Toxicology, 2018.

        2.Li R , Liu Y , Li T , et al. 3Disease Browser: A Web server for integrating 3D genome and disease-associated chromosome rearrangement data[J]. Scientific Reports, 2016, 6:34651.

        3.Sato T , Suyama M . ChromContact: A web tool for analyzing spatial contact of chromosomes from Hi-C data[J]. BMC Genomics, 2015, 16(1):1060.

       4.Wang et al. The 3D Genome Browser: a web-based browser for visualizing 3D genome organization and long-range chromatin interactions[J]. Genome Biology (2018) 19:151.

       5.Durand N , Robinson J , Shamim M , et al. Juicebox Provides a Visualization System for Hi-C Contact Maps with Unlimited Zoom[J]. Cell Systems, 2016, 3(1):99-101.

       6. Zhou X , Lowdon R F , Li D , et al. Exploring long-range genome interactions using the WashU Epigenome Browser[J]. Nature Methods, 2013, 10(5):375-376.



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