ChIP-seq SRA の統合的可視化とバイオデータベースとの連携

九州大学大学院 医学研究院
発生再生医学分野
沖 真弥

ChIP-seq とは' > . >  > 

↓"High'throughput"sequencing"
Park PJ (2009) Nat Rev Genet ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

2

ChIP-seq データと SRA

0010100100011101101110' > . >  > 

SRA (= Sequenced Read Archive)+ メタ情報 (抗原・細胞名)

AAGAATTCAGTCCGGACTGAAT

FastQ
Togo picture gallery by DBCLS is Licensed undera Creative Commons )! 2.1  (c) ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

3

ChIP-seq SRA の利活用は難しい

0010100100011101101110

AAGAATTCAGTCCGGACTGAAT

SRAMapping
Peak-callFastQ
' > . >  >  ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

Coverage (BigWig)

Peak-call (BED)4メタ情報の読解が難しい

0010100100011101101110

AAGAATTCAGTCCGGACTGAAT' > . >  > 

SRA (= Sequenced Read Archive)+ メタ情報 (抗原・細胞名)
",6.)5174')$0%/)! # 
06,'675/75'7.75+!)306,/!5564%,02+)01692)*)0()4')..692)

! !8-%)%*176,/%.)
!*)01692)'+,2%06,&1(906,5+ '6 5' !%06%47:,16)'+01.1*9

FastQ
Togo picture gallery by DBCLS is Licensed undera Creative Commons )! 2.1  (c) ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

5ChIP-seq データベースの開発' > . >  > 

構想: 塩井 剛 氏 (RIKEN) ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

6データソース' > . >  > 

SRAとして登録されている ChIP-seq と DNase-seq 実験
ChIP-seq

05000

10000

15000

20000

H. sapiens (hg19)
M. musculus (mm9)D. melanogaster (dm3)
C. elegans (ce10)
S. cerevisiae (sacCer3)

DNase-seq

01000

2000

H. sapiens (hg19)
M. musculus (mm9)D. melanogaster (dm3)
C. elegans (ce10)

ENCODERoadMapOthers

S. cerevisiae (sacCer3)

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

7

計算処理

' > . >  > 001010
0100011101101110

AAGAATTCAGTCCGGACTGAAT

SRA
Coverage (BigWig)

Mapping (bowtie2)
Peak-call (MACS2)

Peak-call (BED)
BigWigFastQ ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

BED

サーバの提供:畠中秀樹 氏 (NBDC)
8

メタデータのクレンジング' > . >  > + シーケンス 生データ+ メタデータ",6.)! # 
06,'675/75'7.75+!)35174')$0%/)

06,/!5564%,0! !8-%)

抗原：Pou5f1
細胞：Embryonic Stem Cells2+)01692)*)0()4%*176,/%.)')..692)

!

*)01692)'+,2%06,&1(906,5+ '6 5' !%06%47:,16)'+01.1*9

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

10

属性の絞り込み' > . >  > 抗原 (82)細胞 (113)!%!
!%% $ %
 

!%

!
!%!!

!!!
!%

!%

! !!
!



!%!!

"!!
!

!!
!


"!

!%#!

!
% !!%


!!%"

"!!
 !!

!%

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

12

属性の絞り込み

! #",6.)
抗 細 5174')$0%/)
細 564%,0

抗' > . >  > 

06,'675/75'7.75+!)3
06,/!5
! !8-%)2+)01692)%*176,*)0()4細 ')..692)*)01692)/%.)
!

'+,2%06,&1(9 

06,5+ '6 5' !%06%47:,16)'+01.1*9

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

14属性値の取得・結合




! #",6.)
抗 細 5174')$0%/)
細 564%,0

抗' > . >  > 

06,'675/75'7.75+!)3
06,/!5
! !8-%)2+)01692)%*176,*)0()4細 ')..692)*)01692)/%.)
!

'+,2%06,&1(9 06,5+ '6 5' !%06%47:,16)'+01.1*9

結合・修正
細 129S4/Svjae|Anti-GFP KD mESCs|ESC
Embryonic stem cells
抗Oct4(N-19)(sc-8628), Santa Cruz Biotechnology|Anti-GFP KD mESCs
Pou5f1 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

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作業風景（Google Refine）

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org' > . >  > 

17

ルール（転写因子名）' > . >  > 

Official gene symbol に統一a^=D<AcW[?<>_X;KS7GPI&(ENOL7GPI-B<9例：Oct4 → Pou5f1

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

18

ルール（細胞名）' > . >  > 

Official symbol がないので、以下の表記に準拠
FR142351@GQROI
6C88:@8A9:?IB=8IKK1KJMI1MNLIMHKGQROI1 U
 U HIKK1KJMI1`dZ$#0U"

MDA-MB-231
MDA-MB231
MDAMB-231
MDAMB231
 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

+/

MDA-MB-231

19

支援ツール ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org' > . >  > 

20

ChIP-Atlas メインページ' > . >  > 

Web UI, そのほか多方面での協力: 大田達郎 氏 (DBCLS)
 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

24

' > . >  > Peak Browser① Peak Browser
どこに何が結合する？

② Target Genes
標的遺伝子は？

?

TF
?

?

?

?

?

TF
?

TF

ChIP-Atlas③ Colocalization
共局在パートナーは？

? ?
TF
? ?



④ in slico ChIP
ユーザデータの解析?

?

?
? List A

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

vsList B

26

Peak Browser

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org' > . >  > 27

Peak Browser' > . >  > 

MACS2 score
1Low 1Low



500score
MACS21000500

1000

HighHigh

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

28

各実験の情報を閲覧できる

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org' > . >  > 30

各実験の情報を閲覧できる

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org' > . >  > 

31

外部データベースとの連携

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org' > . >  > 

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外部データベースとの連携' > . >  > 

統合化推進プログラムのデータベース

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

33外部データベースとの連携' > . >  > 

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

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

34外部データベースとの連携' > . >  > 

http://www2.brc.riken.jp/lab/cell/list.cgi?skey=K-562

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

35外部データベースとの連携

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org' > . >  > 

36

解析データの閲覧・ダウンロード

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org' > . >  > 37

' > . >  > 

Target Genes① Peak Browser
どこに何が結合する？

② Target Genes
標的遺伝子は？

?

TF
?

?

?

?

?

TF?

TF

ChIP-Atlas③ Colocalization共局在パートナーは？

? ?
TF? ?

④ in slico ChIP
ユーザデータの解析?

?

?
? List A

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

vsList B

39

Target Genes' > . >  > 

例: POU5F1 の標的遺伝子は？

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

40

Target Genes
例: POU5F1 の標的遺伝子は？

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org' > . >  > 

LoHi41

' > . >  > Colocalization① Peak Browser
どこに何が結合する？

② Target Genes
標的遺伝子は？

?

TF
?

?

?

?

?

TF
?

TF

ChIP-Atlas③ Colocalization
共局在パートナーは？

? ?
TF
? ?

④ in slico ChIP
ユーザデータの解析?

?

?
? List A

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

vsList B

42

Colocalization' > . >  > 

例: NANOG と共局在する因子は？

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

43Colocalization
例: Nanog と共局在する因子は？

' > . >  > LoHi

ツール (CoLo) 提供:
仲木 竜 氏 (東大) ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

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' > . >  > in silico ChIP
① Peak Browser
どこに何が結合する？

② Target Genes
標的遺伝子は？

?

TF
?

?

?

?

?

TF
?

TF

ChIP-Atlas③ Colocalization
共局在パートナーは？

? ?
TF
? ?



④ in slico ChIP
ユーザデータの解析?

?

?
? List A

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

vsList B45

' > . >  > in silico ChIP
例: 肝臓特異的遺伝子の制御を司る因子は？

肝臓特異的遺伝子その他の遺伝子

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

46

' > . >  > in silico ChIP
例: 肝臓特異的遺伝子の制御を司る因子は？

WABI 作製:小笠原 理 氏・奥田喜広 氏 (DDBJ)
 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

47

' > . >  > in silico ChIP
例: 肝臓特異的エンハンサーの制御を司る因子は？

肝臓特異的エンハンサー
その他のエンハンサー

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

48

in silico ChIP' > . >  > 

例: 肝臓特異的エンハンサーの制御を司る因子は？

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

49

in silico ChIP の応用
FANTOM5 Promoter
ある組織で特異的に発現する遺伝子

VS' > . >  > 

その他の組織特異性を司る

その他の

組織特異性を司る

その他の疾患に関わる遺伝子

転写因子の探索

FANTOM5 Enhancer
ある組織で特異的なエンハンサーVS

エンハンサー

転写因子の探索

GWAS catalog
ある疾患で特異的な
SNP lociVS

SNP loci

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

転写因子の探索50

まとめ① Peak Browser
どこに何が結合する？

② Target Genes
標的遺伝子は？

?

TF
?

?

?

?

?

TF
?

TF

ChIP-Atlas③ Colocalization
共局在パートナーは？

? ?
TF? ?



④ in slico ChIP
ユーザデータの解析?

?

?
? List A

 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

vsList B

51

まとめ- メタデータのクレンジング- 外部データベースとの連携
PosMed PDBj RIKEN BRC
DBCLS SRA
- 細胞分化や遺伝的疾患を司る転写因子の予測 ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org

52

謝辞
Web UI の作製, 様々な提言

大田 達郎 (DBCLS)構想, 提案塩井 剛 (RIKEN)

CoLo の提供

仲木 竜 (東大)

計算機

WABI の作製

小笠原 理
奥田 喜広 (DDBJ)

サーバ提供

畠中 秀樹 (NBDC)

データ考察

目野 主税 (九大)NIG supercomputer

H27 年度 統合化推進プログラム(統合データ解析トライアル ） ChIP-seq SRA U%*T`VY]e\be[TU, URL: http://chip-atlas.org53