Robust mapping of chromatin loops from sparse or single cell Hi-C data with DeepLoop
使用 DeepLoop 从稀疏或单细胞 Hi-C 数据中稳健地绘制染色质环
基本信息
- 批准号:10676223
- 负责人:
- 金额:$ 55.96万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-08-03 至 2027-05-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAddressAffectBenchmarkingBrainCell NucleusCellsChromatinChromatin Interaction Analysis by Paired-End Tag SequencingChromatin LoopChromosome MappingCommunitiesComplexCopy Number PolymorphismDNA FoldingDNA mappingDataData AnalysesData SetDigestionDiseaseError SourcesFinancial HardshipFutureGene ExpressionGenesGenetsGenomeGenome MappingsGoalsGrantHi-CHiccupHomologous GeneHumanIceIslets of LangerhansLibrariesMapsMethodsNamesNoisePaperPerformancePhasePopulationProtocols documentationPublishingRegulator GenesReportingResearchResolutionResourcesSamplingScientistSignal TransductionStructureSystematic BiasTechniquesTechnologyTissuesVariantWorkcomputerized toolscostdata resourcedeep learningdeep sequencinggenome analysisgenome-wideimprovedinnovationmammalian genomemethod developmentperformance testspromotersuccesstool
项目摘要
Project Abstract
Mapping the gene-regulatory chromatin interactions within topologically associated domains (sub-
TAD) remains a major challenge in 3D genome research. It is generally believed that multibillion-read
sequencing depth are required for Hi-C analysis at kilobase-resolution due to the complex bias structure
and severe data sparsity. However, we recently discovered that this is problem can be largely solved
computationally without the need for ultradeep-sequencing. We developed a new pipeline named
DeepLoop that can robustly identify high-resolution chromatin interactions from low-depth Hi-C data. The
conceptual innovation of DeepLoop is to handle systematic biases and random noises separately: we
used HiCorr to improve the rigor of bias correction, and then applied deep-learning techniques for noise
reduction and loop signal enhancement. Preliminary results showed that DeepLoop significantly improves
the sensitivity, robustness, and quantitation of Hi-C loop analyses, and can be used to reanalyze most
published low-depth Hi-C datasets. Remarkably, DeepLoop can identify chromatin loops with Hi-C data
from a few dozen single cells. These successes motivate us to further optimize, benchmark, simplify and
upgrade DeepLoop into a versatile tool for the 3D genome field. Aim 1 will optimize and benchmark
DeepLoop performance, improve its compatibility with a variety of different Hi-C protocols, and expand
its utility to ultra-resolution analysis. Aim 2 will develop new DeepLoop-based pipelines to enable robust
mapping of dynamic chromatin loops at high-resolution, including the identification of homolog-specific
loops and loops affected by structure variants. Aim 3 will develop a full-package solution for high-
resolution loop analysis of complex tissues with single cell Hi-C, a significant amount of data will be
generated in this project as a resource for the scientific community.
项目摘要
绘制拓扑相关域内基因调控染色质相互作用的图谱(子-
TAD)仍然是 3D 基因组研究的主要挑战。人们普遍认为,阅读量达数十亿次
由于复杂的偏差结构,千碱基分辨率的 Hi-C 分析需要测序深度
以及严重的数据稀疏性。然而,我们最近发现这个问题可以在很大程度上得到解决
通过计算无需超深测序。我们开发了一个新的管道,名为
DeepLoop 可以从低深度 Hi-C 数据中稳健地识别高分辨率染色质相互作用。这
DeepLoop的概念创新在于分别处理系统偏差和随机噪声:我们
使用 HiCorr 提高偏差校正的严格性,然后应用深度学习技术进行噪声
减少和环路信号增强。初步结果表明DeepLoop显着提高
Hi-C 环分析的灵敏度、稳健性和定量性,可用于重新分析大多数
发布了低深度 Hi-C 数据集。值得注意的是,DeepLoop 可以利用 Hi-C 数据识别染色质环
由几十个单细胞组成。这些成功激励我们进一步优化、基准测试、简化和
将 DeepLoop 升级为 3D 基因组领域的多功能工具。目标 1 将优化和基准测试
DeepLoop性能,提高其与多种不同Hi-C协议的兼容性,并扩展
它在超分辨率分析中的实用性。目标 2 将开发新的基于 DeepLoop 的管道,以实现稳健的
以高分辨率绘制动态染色质环,包括同源特异性的识别
循环和受结构变体影响的循环。 Aim 3将开发一套完整的解决方案,用于高
使用单细胞 Hi-C 对复杂组织进行分辨率循环分析,将获得大量数据
该项目中产生的作为科学界的资源。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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