wykład dla biotechnologów bartek wilczyński [email protected]...
TRANSCRIPT
![Page 1: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/1.jpg)
Klasyfikacja obszarów funkcjonalnych
Wykład dla biotechnologów
Bartek Wilczyń[email protected]
12.12.2013
![Page 2: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/2.jpg)
Modyfikacje histonów a chromatyna
![Page 3: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/3.jpg)
Modyfikacje specyficzne dla tkanki
Bonn et al. Nat. Genet, 2012
![Page 4: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/4.jpg)
Stworzenie klasyfikatora
Bonn et al. Nat. Genet, 2012
![Page 5: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/5.jpg)
Weryfikacja eksperymentalna
• 12 pozytywnych i 4 negatywne predykcje
• >90% prawidłowo! (1 pozytywna pomyłka)Bonn et al. Nat. Genet, 2012
![Page 6: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/6.jpg)
Znajdowanie nowych motywów
Gene 1
Gene 2
Gene 3
Gene 4
Gene 5
Binding sites for TF
![Page 7: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/7.jpg)
Szukanie Enhancerów przy pomocy motywów
![Page 8: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/9.jpg)
![Page 10: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/13.jpg)
Wiązanie czynników transkrypcyjnych
![Page 14: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/15.jpg)
We can add the sequence information● First, we increase the size of the training dataset to use non-
curated CRM predictions
● Then, we add in data on motif affinity for JASPAR motifs
Podsiadlo et al, in press
![Page 16: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/16.jpg)
Importance of features is not consistent with generality
Podsiadlo et al, in press
![Page 17: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/17.jpg)
Insulator looping creates regulatory domains
Herold et al. Development 2012
![Page 18: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/18.jpg)
Enter chromosome interaction data
Data from Handoko et al. 2011
● Hi-C and ChIA-Pet protocols allow for measurement of chromatin interactions
● Getting this type of data is still difficult
● We can use computational methods to predict domains and interactions
![Page 19: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/19.jpg)
Sexton et al '12
![Page 20: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/20.jpg)
Predicting boundary elements from modEncode data
● We can use all chromatin IP data available in modENCODE for late embryos and try to predict domain boundaries
● We will use the Hi-C derived data as our main interaction set and Dam-ID derived data as additional validation
![Page 21: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/21.jpg)
BN classifier can predict boundaries
● Using BN classifiers trained on modENCODE data, we can predict position of boundary elements
● This method outperforms HMMs and clustering of histone modification data
![Page 22: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/22.jpg)
Predictions make sense, and the model brings new information
![Page 23: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/23.jpg)
Some predictions are unexpected
![Page 24: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/24.jpg)
Assaying insulator activity of predictions
Srinivasan et al, NAR 2012
● K. Mishra grroup used transgenic reporter assay to test their predictions from cdBEST method
● Our method predicts 14 out of 17 positive cases
![Page 25: Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl 12.12aniag/MMNB/Wilczynski-predykcje... · 2013. 12. 13. · Wykład dla biotechnologów Bartek Wilczyński bartek@mimuw.edu.pl](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062613/614837dccee6357ef925360c/html5/thumbnails/25.jpg)
Podsumowanie
● Używając zarówno cech sekwencyjnych jak i modyfikacji histonów można dobrze przewidywać lokalizację miejsc funkcjonalnych DNA
● W przypadku cech sekwencyjnych może nam pomóc porównanie spokrewnionych gatunków
● Ta metoda działa nie tylko dla enhancerów ale też dla miejsc izolatorowych