利用系统发生学方法建模DNA甲基化动态
摘要：表观遗传修饰中的CpG二核苷酸甲基化是脊椎动物正确发育所必需的，CpG甲基化的改变对细胞分化至关重要。全基因组DNA甲基化试验越来越普遍，最近也已对不同细胞系的分化阶段进行了试验。然而，目前建模甲基化动态的方法没有考虑前体细胞和依赖细胞类型之间的关联结构。我们开发了一个基于连续时间马尔可夫链方法，这是基于观察到组织分化期间CpG甲基化状态的变化可以类似于DNA核苷酸在进化时间中的变化。该模型明确考虑了前体与后代细胞之间的关系，并能推断CpG甲基化动态。为了说明我们的方法，我们分析了小鼠干细胞分化为几种血细胞类型的高分辨率甲基化图。我们的模型可以成功地从相关细胞类型在相同位点的观察中推断未观察到的CpG甲基化状态（正确率90\%），且与基于相邻CpG的填充方法相比，此方法更准确地重建了缺失数据（正确率84\%）。此外，我们甲基化动态估计的单个CpG分辨率使得我们能够展示CpG位点的DNA序列背景对组织分化过程中的甲基化动态具有信息性。最后，我们确定了具有高度动态CpG聚集的基因组区域，并提供了一个可能的功能性示例。我们的工作为推断和建模提供了一个适用于DNA甲基化数据的框架，并且我们的成功表明其他分析DNA核苷酸替代的方法也可以推广到表观遗传现象的建模。
作者：John A. Capra and Dennis Kostka
论文ID：1404.3223
分类：Genomics
分类简称：q-bio.GN
提交时间：2014-08-28