一轉(zhuǎn)眼岳大師系列到了第四篇，郭大俠看了之前一些小伙伴的留言，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室?guī)煹軒熋玫囊蓡?wèn)，發(fā)現(xiàn)很多小伙伴對(duì)組蛋白表觀修飾缺乏了解，很多人對(duì)組蛋白修飾的理解就是某修飾是激活轉(zhuǎn)錄的、某修飾是抑制轉(zhuǎn)錄的。郭大俠的某師妹對(duì)于特定位點(diǎn)一甲基化（me1）和三甲基化（me3）的理解搞的一塌糊涂，甚至不知道這兩個(gè)修飾是由不同的酶催化生成，感覺(jué)有必要簡(jiǎn)單說(shuō)明一下。早在2002年就有科學(xué)家提出了histone code的概念，認(rèn)為在遺傳信息傳遞過(guò)程中，組蛋白修飾也可以組成特定的密碼修飾來(lái)影響轉(zhuǎn)錄：如活躍基因的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)通常會(huì)發(fā)生H3K4me3和H3K27ac的修飾；Gene body上的H3K36me3修飾可以促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄；H3K9me3和H3K27me3在啟動(dòng)子區(qū)域的修飾會(huì)介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄抑制；H3K4me1、H3K27me3和H3K27ac修飾常常出現(xiàn)在增強(qiáng)子（enhancer）區(qū)域，分別調(diào)控著enhancer待發(fā)（primed）、準(zhǔn)備（poised）和活化（active）三種狀態(tài)，H3K4me1修飾與增強(qiáng)子的三種狀態(tài)均有關(guān)聯(lián)，可以作為增強(qiáng)子的標(biāo)記，當(dāng)增強(qiáng)子處于準(zhǔn)備狀態(tài)時(shí)，會(huì)發(fā)生H3K27me3修飾；當(dāng)增強(qiáng)子活化后則會(huì)擦除H3K27me3修飾，發(fā)生H3K27ac修飾。建議想系統(tǒng)學(xué)習(xí)的小伙伴買這本書(shū)看看入門，雖然書(shū)有點(diǎn)老（2007年出版），但是個(gè)人感覺(jué)不是做遺傳學(xué)單純拿表觀遺傳做機(jī)制這本書(shū)足夠了。
圖1
今天要介紹的數(shù)據(jù)庫(kù)是WashU EpiGenome Browser，該數(shù)據(jù)庫(kù)由圣路易斯華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的王艇教授小組（http://wang.wustl.edu/）創(chuàng)建維護(hù)。王艇教授的研究主要是通過(guò)干濕實(shí)驗(yàn)結(jié)合研究表觀遺傳調(diào)控機(jī)制，paper十分高產(chǎn)，此外還構(gòu)建了UCSC Cancer Genomics Browser，絕對(duì)是大神級(jí)人物。相比于UCSCBrowser，WashU EpiGenome Browser在瀏覽表觀遺傳修飾數(shù)據(jù)中表現(xiàn)的更加專業(yè)，界面更加友好，容易上手學(xué)習(xí)，同時(shí)配色方案遠(yuǎn)優(yōu)于UCSC；同時(shí)可以加載ENCDOE、RoadMap和用戶自定義文件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速瀏覽比對(duì)。
WashU的主頁(yè)鏈接：http://epgg-test.wustl.edu/。打開(kāi)后如圖2所示，2-1鏈接到WashU EpiGenomeBrowser，2-2鏈接到RoadMap EpiGenome Browser（我們會(huì)在岳大師第五篇中講解該數(shù)據(jù)庫(kù)使用）。2-3中有詳細(xì)的教程，包含一份PDF說(shuō)明文檔（http://epigenomegateway.wustl.edu/support/2015IEC/2015_IEC_tutorial.pdf）和視頻教程（需要翻墻看）。這里我們先只看WashU的用法，點(diǎn)擊2-1進(jìn)入。
圖2
WashU的進(jìn)入后會(huì)首先讓用戶選擇參考基因組（圖3），這里我們選擇3-1紅框中的hg19，這個(gè)參考基因組下數(shù)據(jù)量最大。做其他物種的也有相應(yīng)的參考基因組數(shù)據(jù)，比如小鼠、斑馬魚(yú)，水稻等，可以在3-2中選擇相應(yīng)分組找到。
圖3
進(jìn)入后，系統(tǒng)提示hg19基因組已經(jīng)加載（圖4.A），并提示接下來(lái)加載何種track。有三種方式，“Custom tracks”按鈕可以加載用戶自己的文件，比如ChIP-Seq的bed文件或者bigwig文件；“PUBLIC hubs”可以加載GEO中的公共數(shù)據(jù)；“GENOME broeser”可以瀏覽整個(gè)基因組。這里多解釋一下何謂track，其原始含義表示軌道，CD誕生后一首歌曲數(shù)據(jù)會(huì)存在一個(gè)音軌中，因此track也就表示一串儲(chǔ)存好的信號(hào)文件；在WashU中每個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)會(huì)按照?qǐng)D4.B樣通過(guò)數(shù)據(jù)波峰展示，因此加載一個(gè)ChIP-Seq文件也叫作加載一個(gè)track。這里我們使用Roadmap中的表觀修飾數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊圖4.C紅框中的“Load”按鈕，完成數(shù)據(jù)加載。
圖4
加載后系統(tǒng)顯示圖5界面，系統(tǒng)默認(rèn)加載模式細(xì)胞系IMR90（人胚肺成纖維細(xì)胞）的數(shù)據(jù)。5-1顯示的是當(dāng)前顯示位置，點(diǎn)擊藍(lán)色方框可以輸入染色體位置、基因名或SNP位點(diǎn)來(lái)跳轉(zhuǎn)到特定位置。5-2是當(dāng)前染色體位置，可以用鼠標(biāo)在此拖拽選取查看特定區(qū)域。5-3是相關(guān)的組蛋白修飾tracks，從上往下依次是input數(shù)據(jù)、H3K4me3修飾信號(hào)（兩次重復(fù)）、H3K4me1修飾信號(hào)（兩次重復(fù)）、H3K9me3修飾信號(hào)（兩次重復(fù)）、H3K27me3修飾信號(hào)（兩次重復(fù)），在5-3中每個(gè)track中點(diǎn)擊右鍵，可以設(shè)置顯示方式（未展示）。5-4中顯示了染色體狀態(tài)與順式調(diào)控元件，上面的各種顏色代表不同的信息，將鼠標(biāo)移上去即可顯示：如深灰色代表被PolyComb抑制表達(dá)區(qū)域，明黃色代表enhancer，紅色代表活化的TSS（轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)），綠色代表轉(zhuǎn)錄本。5-5中展示了甲基化測(cè)序數(shù)據(jù)，背景中灰色代表了該區(qū)域CpG的豐度，藍(lán)色代表甲基化CpG豐度。5-6中主要說(shuō)明了基因組上一些重復(fù)序列情況，如短散在元件（SINE）、長(zhǎng)散在元件（LINE）、Alu序列等，這些重復(fù)序列具有調(diào)控基因表達(dá)的功能。5-7中顯示的是轉(zhuǎn)錄本情況，箭頭代表了轉(zhuǎn)錄方向。這個(gè)圖大家可能在帖子里看不清楚，我把原始圖上傳到了網(wǎng)盤里：http://pan.baidu.com/s/1slKlZ8h。
圖5
在此基礎(chǔ)上我們可以往圖5中增加自己感興趣的數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊圖5右上角Tracks按鈕，可以彈出圖6.A所示界面，在文本框中錄入自己感興趣的關(guān)鍵詞，我們這里輸入liver。出現(xiàn)如圖6.B所示界面，可見(jiàn)在liver中有30個(gè)tracks，點(diǎn)擊Add按鈕。即可將圖6.C中所示tracks加入。
圖6.
這樣一個(gè)基本的數(shù)據(jù)可視化過(guò)程就展示完畢。WashU中所生成的圖可以直接放到paper 中，接下來(lái)我們看一下怎么導(dǎo)出。點(diǎn)擊圖5右上角APP按鈕（在Tracks按鈕右邊），選擇Screenshot（圖7.A），彈出保存界面（圖7.B），點(diǎn)擊Take Screenshot按鈕，即可生成SVG或PDF格式圖片。
圖7
…華麗麗的分割線…
李莫愁博士：大概郭大俠講的表觀遺傳學(xué)的工具，大家都會(huì)覺(jué)得太難懂了。其實(shí)表觀遺傳很好理解，什么是表觀遺傳呢？就是在DNA不變的情況下，基因表達(dá)發(fā)生變化。那具體怎么發(fā)生的呢？就是通過(guò)染色質(zhì)的修飾，正常的染色質(zhì)大概就是這樣的：
如果沒(méi)有修飾的話，染色質(zhì)是組蛋白攪和著DNA的一條鏈子。但是組蛋白如果有了修飾，就會(huì)導(dǎo)致染色質(zhì)產(chǎn)生變化，比如，H3K9me3和H3K27me3修飾后，染色質(zhì)就變得緊致了，轉(zhuǎn)錄因子無(wú)法插入（好羞澀）。H3K4me3和H3K27ac修飾后，染色質(zhì)就變得很松散，轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶就更容易結(jié)合到DNA上，就像下面這樣：
你要問(wèn)這是啥？傻孩子，這就是課題啊，表達(dá)差異如果做到轉(zhuǎn)錄調(diào)控，那就需要做到更深層的表觀遺傳，這樣才好報(bào)下來(lái)課題。呃，不要這么功利吧……好了，郭大腿也已經(jīng)帶你們上路了，能不能在這條路上撒歡，就看你們自己了，今天就策到這里吧。
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