NanoMod 发布,适配于纳米孔测序数据的碱基修饰检测工具

发布时间:2018.04.02   浏览1006次




DNA碱基修饰在DNA复制起始、错配修复、细菌中寄主控制的修饰与限制以及转座子的失活等过程中对维持遗传信息的稳定性发挥着重要的作用。目前检测DNA甲基化的常规方法是亚硫酸氢盐测序法等,近年来三代单分子测序技术的发展也让通过测序实时读取DNA碱基修饰信息成为可能(PacBio 通过荧光信号出现的间隔时间识别[1],Nanopore通过特征性电流变化识别[2])。

 

从Nanopore数据中识别碱基修饰,难度比PacBio大,对算法拟合的精确度要求更高。为了提高碱基修饰信息识别的准确度,希望组首席科学家王凯老师课题组开发了一种新的计算工具——NanoMod,关于NanoMod的测评分析文章已经预印(bioRxiv,2018)[3]。以下是文章内容简单介绍。

 

Fig. 1 NanoMod工作流程图

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研究中使用NanoMod软件处理两组有碱基修饰和无碱基修饰的DNA样本的原始信号数据(Nanopore raw data),提取信号强度,基于参考序列执行碱基校正(Fig. 2),然后通过对比两个样本的原始信号分布鉴定修饰碱基(“邻域效应”)。

 

Fig. 2 基于NanoMod的缺失错误校正(A);基于NanoMod的插入错误校正(B)

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研究者在基于不同的碱基修饰类型和不同程度的邻域效应的模拟数据集上评估NanoMod,发现NanoMod在识别已知碱基修饰方面优于其他方法。此外,研究者还展示了NanoMod在E.coli数据集中鉴定5-mC(5-甲基胞嘧啶)的优越性能(Fig. 3)。

 

Fig.3 使用NanoMod对E.coli进行DNA修饰分析(DS1代表非甲基化样本,DS2代表甲基化样本)

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相比于现存的一些基于Nanopore测序数据的DNA修饰检测工具,NanoMod的优势在于不需要大量的training data和后续的补偿算法即可完成对DNA修饰的检出,真正实现对DNA修饰的de novo检测。

 

总之,NanoMod是一种可用Nanopore测序的原始信号实现以单碱基分辨率检测DNA修饰的灵活工具,这将大大促进基于核苷酸修饰的大规模功能基因组学研究的发展,同时也体现了Nanopore测序技术在功能基因组学研究中的应用价值。

 

希望组自2017年9月开始逐步搭建Nanopore测序平台,且全资子公司武汉未来组生物科技有限公司于2018年1月17日通过Oxford Nanopore Technologies Limited(牛津纳米孔技术有限公司,ONT)官方认证,是亚洲第一个获得Nanopore官方资格认证的测序服务供应商。我们拥有丰富的基因组学测序项目经验,针对特定项目,对分析流程进行优化,以期为不同领域的研究者提供更为完善的解决方案。

 

参考文献

[1] Flusberg B A, Webster D R, Lee J H, et al. Direct detection of DNA methylation during single-molecule, real-time sequencing[J]. Nature methods, 2010, 7(6): 461. 

[2]Schatz M C. Nanopore sequencing meets epigenetics[J]. Nature methods, 2017, 14(4): 347.

[3]Liu Q, Georgieva D C, Egli D, et al. NanoMod: acomputational tool to detect DNA modifications using Nanopore long-read sequencing data[J]. bioRxiv, 2018: 277178.