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一转眼岳大师系列到了第四篇，郭大侠看了之前一些小伙伴的留言，结合本实验室师弟师妹的疑问，发现很多小伙伴对组蛋白表观修饰缺乏了解，很多人对组蛋白修饰的理解就是某修饰是激活转录的、某修饰是抑制转录的。郭大侠的某师妹对于特定位点一甲基化（me1）和三甲基化（me3）的理解搞的一塌糊涂，甚至不知道这两个修饰是由不同的酶催化生成，感觉有必要简单说明一下。早在2002年就有科学家提出了histone code的概念，认为在遗传信息传递过程中，组蛋白修饰也可以组成特定的密码修饰来影响转录：如活跃基因的转录起始位点通常会发生H3K4me3和H3K27ac的修饰；Gene body上的H3K36me3修饰可以促进基因转录；H3K9me3和H3K27me3在启动子区域的修饰会介导转录抑制；H3K4me1、H3K27me3和H3K27ac修饰常常出现在增强子（enhancer）区域，分别调控着enhancer待发（primed）、准备（poised）和活化（active）三种状态，H3K4me1修饰与增强子的三种状态均有关联，可以作为增强子的标记，当增强子处于准备状态时，会发生H3K27me3修饰；当增强子活化后则会擦除H3K27me3修饰，发生H3K27ac修饰。建议想系统学习的小伙伴买这本书看看入门，虽然书有点老（2007年出版），但是个人感觉不是做遗传学单纯拿表观遗传做机制这本书足够了。

图1

今天要介绍的数据库是WashU EpiGenome Browser，该数据库由圣路易斯华盛顿大学医学院的王艇教授小组（http://wang.wustl.edu/）创建维护。王艇教授的研究主要是通过干湿实验结合研究表观遗传调控机制，paper十分高产，此外还构建了UCSC Cancer Genomics Browser，绝对是大神级人物。相比于UCSCBrowser，WashU EpiGenome Browser在浏览表观遗传修饰数据中表现的更加专业，界面更加友好，容易上手学习，同时配色方案远优于UCSC；同时可以加载ENCDOE、RoadMap和用户自定义文件，实现数据的快速浏览比对。

WashU的主页链接：http://epgg-test.wustl.edu/。打开后如图2所示，2-1链接到WashU EpiGenomeBrowser，2-2链接到RoadMap EpiGenome Browser（我们会在岳大师第五篇中讲解该数据库使用）。2-3中有详细的教程，包含一份PDF说明文档（http://epigenomegateway.wustl.edu/support/2015IEC/2015_IEC_tutorial.pdf）和视频教程（需要翻墙看）。这里我们先只看WashU的用法，点击2-1进入。

图2

WashU的进入后会首先让用户选择参考基因组（图3），这里我们选择3-1红框中的hg19，这个参考基因组下数据量最大。做其他物种的也有相应的参考基因组数据，比如小鼠、斑马鱼，水稻等，可以在3-2中选择相应分组找到。

图3

进入后，系统提示hg19基因组已经加载（图4.A），并提示接下来加载何种track。有三种方式，“Custom tracks”按钮可以加载用户自己的文件，比如ChIP-Seq的bed文件或者bigwig文件；“PUBLIC hubs”可以加载GEO中的公共数据；“GENOME broeser”可以浏览整个基因组。这里多解释一下何谓track，其原始含义表示轨道，CD诞生后一首歌曲数据会存在一个音轨中，因此track也就表示一串储存好的信号文件；在WashU中每个数据信号会按照图4.B样通过数据波峰展示，因此加载一个ChIP-Seq文件也叫作加载一个track。这里我们使用Roadmap中的表观修饰数据，点击图4.C红框中的“Load”按钮，完成数据加载。

图4

加载后系统显示图5界面，系统默认加载模式细胞系IMR90（人胚肺成纤维细胞）的数据。5-1显示的是当前显示位置，点击蓝色方框可以输入染色体位置、基因名或SNP位点来跳转到特定位置。5-2是当前染色体位置，可以用鼠标在此拖拽选取查看特定区域。5-3是相关的组蛋白修饰tracks，从上往下依次是input数据、H3K4me3修饰信号（两次重复）、H3K4me1修饰信号（两次重复）、H3K9me3修饰信号（两次重复）、H3K27me3修饰信号（两次重复），在5-3中每个track中点击右键，可以设置显示方式（未展示）。5-4中显示了染色体状态与顺式调控元件，上面的各种颜色代表不同的信息，将鼠标移上去即可显示：如深灰色代表被PolyComb抑制表达区域，明黄色代表enhancer，红色代表活化的TSS（转录起始位点），绿色代表转录本。5-5中展示了甲基化测序数据，背景中灰色代表了该区域CpG的丰度，蓝色代表甲基化CpG丰度。5-6中主要说明了基因组上一些重复序列情况，如短散在元件（SINE）、长散在元件（LINE）、Alu序列等，这些重复序列具有调控基因表达的功能。5-7中显示的是转录本情况，箭头代表了转录方向。这个图大家可能在帖子里看不清楚，我把原始图上传到了网盘里：。

图5

在此基础上我们可以往图5中增加自己感兴趣的数据，点击图5右上角Tracks按钮，可以弹出图6.A所示界面，在文本框中录入自己感兴趣的关键词，我们这里输入liver。出现如图6.B所示界面，可见在liver中有30个tracks，点击Add按钮。即可将图6.C中所示tracks加入。

图6.

这样一个基本的数据可视化过程就展示完毕。WashU中所生成的图可以直接放到paper 中，接下来我们看一下怎么导出。点击图5右上角APP按钮（在Tracks按钮右边），选择Screenshot（图7.A），弹出保存界面（图7.B），点击Take Screenshot按钮，即可生成SVG或PDF格式图片。

图7

…华丽丽的分割线…

李莫愁博士：大概郭大侠讲的表观遗传学的工具，大家都会觉得太难懂了。其实表观遗传很好理解，什么是表观遗传呢？就是在DNA不变的情况下，基因表达发生变化。那具体怎么发生的呢？就是通过染色质的修饰，正常的染色质大概就是这样的：

如果没有修饰的话，染色质是组蛋白搅和着DNA的一条链子。但是组蛋白如果有了修饰，就会导致染色质产生变化，比如，H3K9me3和H3K27me3修饰后，染色质就变得紧致了，转录因子无法插入（好羞涩）。H3K4me3和H3K27ac修饰后，染色质就变得很松散，转录因子和RNA聚合酶就更容易结合到DNA上，就像下面这样：

你要问这是啥？傻孩子，这就是课题啊，表达差异如果做到转录调控，那就需要做到更深层的表观遗传，这样才好报下来课题。呃，不要这么功利吧……好了，郭大腿也已经带你们上路了，能不能在这条路上撒欢，就看你们自己了，今天就策到这里吧。

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