基于高通量測序的DNA甲基化相關(guān)生物信息學(xué)工具的開發(fā).pdf

1、DNA甲基化作為一種重要的表觀遺傳學(xué)修飾，在X染色體失活、胚胎發(fā)育、細(xì)胞分化、疾病發(fā)生和癌癥形成等方面發(fā)揮著重要的作用。新一代高通量測序技術(shù)的興起使得DNA甲基化研究在深度和廣度上得到了很大的拓展，涌現(xiàn)出一批基于高通量測序的全基因組甲基化分析方法，例如全基因組重亞硫酸鹽測序(BS-seq)、甲基化DNA免疫共沉淀測序(MeDIP-seq)以及簡化的重亞硫酸鹽測序技術(shù)（RRBS）。這些新技術(shù)在推動甲基化研究的同時，也產(chǎn)生了大量甲基化測序數(shù)

2、據(jù)。如何從這些海量的數(shù)據(jù)中快速挖掘出有效的信息對于研究者們提出了巨大的挑戰(zhàn)。本研究主要從甲基化測序數(shù)據(jù)模擬、差異甲基化區(qū)域(DMR)分析、甲基化分析整合平臺的開發(fā)以及甲基化可視化軟件這幾個相互輔助的方面開發(fā)基于高通量測序的甲基化分析軟件，為DNA甲基化研究者提供工具上的支撐。
　　首先，我們開發(fā)了甲基化測序序列模擬工具BSSim。該模擬軟件適用于各大主流測序平臺的測序格式，可觀測多種錯誤因素和不同層次對甲基化數(shù)據(jù)的影響，同時能為后

3、續(xù)的分析選擇合適參數(shù)并減小錯誤因素提供幫助。BSSim的開發(fā)可為我們評估隨后開發(fā)軟件的性能提供了基礎(chǔ)。
　　其次，我們開發(fā)了以滑窗方式，在基因組水平的單堿基精度甲基化數(shù)據(jù)上掃描查找DMR（differentially methylated regions）的軟件swDMR。swDMR整合多種常用的統(tǒng)計學(xué)方法，適用于配對樣本或多個樣本的重亞硫酸鹽處理的DNA甲基化測序數(shù)據(jù)的DMR查找、注釋和可視化。通過swDMR，我們可以更快捷的發(fā)

4、現(xiàn)潛在的參與表觀調(diào)控的功能區(qū)域。
　　隨后，我們基于RRBS測序數(shù)據(jù)開發(fā)了整合的甲基化分析平臺RRBS-Analyser。RRBS-Analyser可以對原始的測序數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量評估，產(chǎn)生基本的統(tǒng)計信息，把質(zhì)量控制之后產(chǎn)生的短序列比對到參考基因組上，確定并注釋甲基化胞嘧啶的位點，并能對多個樣品進(jìn)行差異甲基化區(qū)間的檢測及注釋。此外，RRBS-Analyser還支持除人以外的其它多個物種的基因組DNA甲基化分析。
　　最后，我們開