統合化推進プログラム 統合データ解析トライアル
平成 27 年度 キックオフミーティング

ChIP-seq SRA の統合的可視化とバイオデータベースとの連携

沖 真弥
九大・院・医・発生再生医学分野©2015 沖 真弥(九州大学大学院) licensed under CC表示2.1日本

概要：ChIP-seq の統合的データベース
Foxa2

0.5 kb

背景背景：ChIP-seq とは
ChIP-seq = Chromatin ImmunoPrecipitation with Sequencing↓
High-throughput sequencing

Park PJ (2009) Nat Rev Genet背景：遺伝子制御ネットワークを知る
下流を知りたい上流を知りたい?

?

?

?
?
?
KO, KD 解析
個々の ChIP-seq データ

cis-element 解析, EMSA
多数の ChIP-seq データ

背景：ChIP-seq を見る。
処理済みの公開データ (ENCODE データなど)

CREB1
CTCF
E2F6
HDAC2
E2F6MAXRAD21TEAD4
USF1→ 個々の転写因子の下流遺伝子はわかる。
しかし、上流を知ることは難しい。

背景：上流を知ることは難しい。
下流を知りたい上流を知りたい?

?

?

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?
?
KO, KD 解析
個々の ChIP-seq データ

cis-element 解析, EMSA
多数の ChIP-seq データ

準備状況

準備状況：全ての ChIP-seq SRA を統合する。
(1) Data source
ChIP-seq

DNase-seq

H. sapienssM. musculussD. melanogaster

ENCODEC. elegans

RoadMap
OthersS. cerevisiae
05000

10000 15000

データ数

ENCODERoadMapsOtherss0500

データ数1000準備状況：全ての ChIP-seq SRA を統合する。
(2) Primary data = SRA

Togo picture gallery by DBCLS is Licensed undera Creative Commons 表示 2.1 日本 (c)00101001
00011101
101110SRAAAGAATTCAGTCCGGACTGAAT

FastQ= Sequenced Read Archive

準備状況：全ての ChIP-seq SRA を統合する。
(2) Primary data = SRA

00101001
00011101
101110SRAAAGAATTCAGTCCGGACTGAAT

FastQ= Sequenced Read Archive

準備状況：全ての ChIP-seq SRA を統合する。
(3) データ処理

FASTQ
Mapping(bowtie2)

SAM
Binarization(samtools view, sort, rmdup)

BAM (.bam)Calculationof RPM(genomeCoverageBed)

BedGraph
Binarization

Peak-calling(macs2)

BED(bedGraphToBigWig)

BigWigCoverage (BigWig)

Peak-call (BED)準備状況：全ての ChIP-seq SRA を統合する。

準備状況：全ての ChIP-seq SRA を統合する。
(4) 表記ゆれの統一
抗原名

細胞名

OCT4
Oct4
Oct4(N-19)(sc-8628), Santa Cruz
anti-Oct4 (Abcam, ab19857)
POU5F1_(SC-9081)

ES cell culture
Embryonic Stem Cell
Embryonic Stem Cells (ESCs)
Embryonic Stem cells
Embryonic stem cell
Embryonic stem cells
Embyonic stem cells
V6.5 mES cells
embryonic stem cells
mouse embryonic stem cells

Pou5f1

Embryonic stem cells

実施項目

実施項目 (1) 表記ゆれの統一
Google Refine
a power tool for working with messy data

現在までに全体の７割まで終了。あと３割を済ませる。

実施項目 (2) 統合データの作成・公開
All data

All data

仕分けTFs in ES cells
HistoneTFs

DNaseHumanMouse

Fly

Nematode

Antigen type:All
DNase-seq
HistoneInput control
RNA polymerase
TFs and others

Yeast

Cell type:All
Adipocytes
Blood
Breast：Pluripotent SCPML
POU2F1POU2F2POU5F1PPARA
PPARG
Show peaks
Collaboration with Tazro Ohta (DBCLS)

実施項目 (2) 統合データの作成・公開

実施項目 (2) 統合データの作成・公開

Accession: SRX554629
Title: E14-WT ChIP Suz12 serum Tripto 0h rep. 1; Mus musculus; ChIP-SeqCell class: Pluripotent stem cells
Cell subclass: Embryonic stem cells

Antigen class: Transcription factors
Antigen subclass: Suz12

Organism: Mus musculus
strain: E14-WT
treatment: Triptolide
genotype: wild typeculture condition: serum
chip antibody: anti-Suz12 (D39F6 XP Cell Signaling)
Collaboration with Tazro Ohta (DBCLS)

Accession: SRX554629
BigWig on IGV

Title: E14-WT ChIP Suz12 serum Tripto 0h rep. 1; Mus musculus; ChIP-Seq
Cell class: Pluripotent stem cells
Cell subclass: Embryonic stem cells

Antigen class: Transcription factors
Antigen subclass: Suz12

Organism: Mus musculus
strain: E14-WT
treatment: Triptolide
genotype: wild typeculture condition: serum
chip antibody: anti-Suz12 (D39F6 XP Cell Signaling)
Collaboration with Tazro Ohta (DBCLS)

Accession: SRX554629
BigWig on IGV

Title: E14-WT ChIP Suz12 serum Tripto 0h rep. 1; Mus musculus; ChIP-Seq
Cell class: Pluripotent stem cells
Cell subclass: Embryonic stem cells

Antigen class: Transcription factors
Antigen subclass: Suz12

統合化推進プログラムのデータベース

Organism: Mus musculus
strain: E14-WT
treatment: Triptolide
genotype: wild typeculture condition: serum
chip antibody: anti-Suz12 (D39F6 XP Cell Signaling)
Collaboration with Tazro Ohta (DBCLS)

Accession: SRX554629
BigWig on IGV

Title: E14-WT ChIP Suz12 serum Tripto 0h rep. 1; Mus musculus; ChIP-Seq
Cell class: Pluripotent stem cells
Cell subclass: Embryonic stem cells
http://www2.brc.riken.jp/lab/cell/list.cgi?skey=
Embryonic+stem+cells

Antigen class: Transcription細胞の詳細情報や入手先
factors
Antigen subclass: Suz12

http://omicspace.riken.jp/PosMed/search?acti
onType=searchexec&objectSet=gene&specie
Organism: Mus musculus
s=Mm&keyword=Suz12

http://pdbj.org/mine/search?query=Suz12

strain: E14-WT
treatment: Triptolide
genotype: wild typeculture condition: serum
chip antibody: anti-Suz12 (D39F6 XP Cell Signaling)抗原の詳細情報

Collaboration with Tazro Ohta (DBCLS)

Accession: SRX554629
BigWig on IGV

Title: E14-WT ChIP Suz12 serum Tripto 0h rep. 1; Mus musculus; ChIP-Seq
Cell class: Pluripotent stem cells
Cell subclass: Embryonic stem cells

Antigen class: Transcription factors
Antigen subclass: Suz12

Organism: Mus musculus
strain: E14-WT
treatment: Triptolide
genotype: wild typeculture condition: serum
chip antibody: anti-Suz12 (D39F6 XP Cell Signaling)
Collaboration with Tazro Ohta (DBCLS)

Accession: SRX554629
BigWig on IGV

Title: E14-WT ChIP Suz12 serum Tripto 0h rep. 1; Mus musculus; ChIP-Seq
Cell class: Pluripotent stem cells
BigWigの閲覧
Cell subclass:Embryonic stem リードクオリティ・引用論文
cells(IGV)
Antigen class: Transcription factors
Antigen subclass: Suz12

Organism: Mus musculus
strain: E14-WT
treatment: Triptolide
genotype: wild typeculture condition: serum
chip antibody: anti-Suz12 (D39F6 XP Cell Signaling)

サンプル・実験情報

Collaboration with Tazro Ohta (DBCLS)

実施項目 (3) 統合解析
All data

仕分け解析
Histone

TFs

DNase

実施項目 (3) 統合解析
共局在性解析
ツール: CoLo (東大・油谷研・仲木氏)

TF 1
TF 2
TF 3
Gene ABC

実施項目 (3) 統合解析
共局在性解析
ツール: CoLo (東大・油谷研・仲木氏)

TF 1
TF 2
TF 3
Gene ABC

実施項目 (3) 統合解析
共局在性解析

LoHi

実施項目 (3) 統合解析
標的遺伝子解析ツール: BedTools±10kb±10kb

TF 1
TF 2
TF 3
Gene A

B

実施項目 (3) 統合解析
標的遺伝子解析ツール: BedTools±10kb±10kb

TF 1
TF 2
TF 3
Gene AB

実施項目 (3) 統合解析
標的遺伝子解析

LoHi

まとめ
目的

SRA
Mapping
Peak-call
個別データ

個別データの閲覧

表記ゆれ統一データ統合
統合データ

上流因子やシス領域の予測

統合解析
統合的解析データ

TF↔︎TF

TF→Gene転写因子の共局在性の予測
下流遺伝子の予測

まとめ：今後の方針
方針

SRA
Mapping
Peak-call

QC データ
データ更新（毎月）

表記ゆれ統一
データ統合

残り３割を仕上げる。

個別データ(~ 4TB)Web UI の作成 (大田氏)
既存データベースとの連携

統合データ(~ 6TB)

統合解析
共局在性
標的遺伝子
(~ 1TB)

TF↔︎TF

TF→GeneWeb UI の作成
サーバ確保・公開・論文投稿

謝辞

院・医
発生再生医学分野

目野主税

ライフサイエンス技術基盤研究センター

塩井 剛

先端科学技術研究センター

大田達郎

仲木 竜

畠中秀樹

敬称略