如何使用ChromHMM鉴定染色质状态

趁着零碎的时间整理了下ChromHMM的相关内容。

ChromHMM是基于ChIP-seq组蛋白数据检测染色质状态的工具。

基因组区域特定的组蛋白修饰或修饰的组合具有特定的功能。

特定标记的区域和作用：

功能对照表

 获取上述标记区域的方式通常是call peak， 但是，理想的情况下需要获取多个组蛋白标记的整合结果。ChromHMM是一个基于HMM模型的用于检测染色质状态的java软件。

软件链接：http://compbio.mit.edu/ChromHMM/

Chromatin states的定义基于组蛋白修饰的不同组合和对应的不同功能区域。

标记与功能

其目的是将基因组区分为具有生物学功能的区域或片段。

以下为染色质segment的案例：

segment stat

一、如何使用ChromHMM

（1）使用环境： java

（2）reads比对后的文件

        如果自己进行分析，还需要： 比对软件和bedtools

二、使用流程如下：

  1、测序获取reads

  2、 reads比对到参考基因组

  3、 转换aligned reads为BED格式

  4、 创建Binned和Binarized tracks

  5、 训练模型

  6、 infer the states

  7、 解读

三、具体操作步骤

（1）  Alignment

        多种短序列比对软件可用，BWA、Bowtie2等

（2） 比对reads转换为BED格式

        bedtools bamtobed -i sample.bam > sample.bed

（3） 创建Binned and Binarized Tracks

        java –mx4000M –jar ChromHMM.jar BinarizeBed –b 200  CHROMSIZES/hg18  cellmarkfiletable.txt SAMPLEDATA_HG18

        其中，cellmarkfiletable.txt记录多个样本的修饰BED数据，例如：

        cell1 mark1 cell1_mark1.bed cell1_control.bed

        cell1 mark2 cell1_mark2.bed cell1_control.bed

        cell2 mark1 cell2_mark1.bed cell2_control.bed

        cell2 mark2 cell2_mark2.bed cell2_control.bed

（4）训练模型并segment基因组

         java -mx1600M -jar ChromHMM.jar LearnModel  SAMPLEDATA_HG19  OUTPUTSAMPLE  10  hg19

ChromHMM的输出：

        生成HTML报告 webpage_N.html （N是状态）

包含信息如下：

 1.  Model learned: transi-on    and    emission    parameters

2.  Enriched  func-onal categories

3.  BED files to visualize the segmenta-on

可视化segmentation：

Genome Browser: https://genome.ucsc.edu/

IGV:  https://www.broadins-tute.org/igv/

IGV 可视化

其他参考：

1.  Segway: https://pmgenomics.ca/hoffmanlab/proj/segway/

2.  Spectacle: https://github.com/jiminsong/Spectacle