染色质的互作，你是这样看的吗？

生物_医药_科研 2018-12-06

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3DIV：3D基因组交互查看器和数据库

3D染色质结构是理解基因调控机制的新兴方式。Hi-C（高通量染色质构象捕获）是一种检测远距离染色质相互作用的方法，可对3D染色质结构进行广泛的全基因组研究。但是Hi-C数据的广泛应用受到处理Hi-C数据的复杂程度和原始测序数据大容量的阻碍。为了克服这些限制，构建了一个名为3DIV（三维基因组交互查看器和数据库）的数据库。该数据库提供一个远距离染色质互作对象的列表，用于查询带有基因组和表观基因组注释的位点。3DIV是第一个收集所有公开可用的人类Hi-C数据以提供从80种不同的人类细胞/组织类型获得的66亿个原始Hi-C读段对的数据库。与其他数据库相比，3DIV独特地提供了针对依赖基因组距离的背景信号的标准化染色质互作频率和用于互作的动态浏览可视化工具，这可以极大地推进染色质互作的解释。用户可以使用动态浏览系统可视化列出的互作对象，以便于探索目标周围的远距离染色质交互模式，并使用同步模式比较多个样本。

Hi-C数据收集与处理：对80个Hi-C样品进行了汇总处理，原始Hi-C读段与人类参考基因组hg19一致。然后提取顺式互作，构建5 kb分辨率的原始互作频率矩阵，基于负二项模型的隐式标准化方法消除了互作频率矩阵的偏差。最后，将距离依赖性背景信号标准化以强调具有生物学意义的远端染色质相互作用

3DIV由三个模块组成：互作列表、互作可视化、比较性互作可视化。

互作列表模块以表格形式返回查询位点的远距离染色质互作对象的列表。查询步骤如下图所示：用户需要同时传递Hi-C实验的样本和感兴趣的位点作为查询，通过单击多选框和查询的基因名称、SNP ID或基因组坐标来选择一个或多个样本，当查询基因名称时，3DIV使用相应基因的转录起始位点作为查询的基因组坐标。用户能自定义选择互作范围（默认2Mb），并可在Items selected条目下选择想要返回的位点和样本（1个或多个），并随时可执行添加/删除样本等操作，最后点击Run执行。

返回的结果如下图，输出结果包括偏移移除的互作频率，距离标准化的互作频率，启动子的注释，疾病相关的GWAS SNP，增强子和超增强子的注释，以及组蛋白ChIP-seq信号等信息。互作表允许用户通过单击列标题来对注释进行排序，或者通过使用滚动进行互作频率过滤来提取距离标准化互作频率后的互作对象。

染色质相互作用的可视化模块返回互作热图、查询位点的频率分布图、重要互作的弧形表示三种形式。查询步骤与互作列表模块一样，互作可视化模块输出结果如下图，互作热图提供TAD(拓扑关联域)注释，该注释由TAD调用选项组合框指定，热图的颜色表示标准化互作频率的级别（颜色越深互作频率越高），每个蓝色三角形表示拓扑关联域，用户可自定义更改热图分辨率和互作频率过滤。此外，用户还可以对图形结果执行放大缩小，部分显示，保存为图片，更改分辨率和互作频率过滤等操作功能。