Integrative genome modeling platform reveals essentiality of rare contact events in 3D genome organizations.
Integrative genome modeling platform reveals essentiality of rare contact events in 3D genome organizations.
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DOI：
10.1038/s41592-022-01527-x
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发表时间：
2022-08
期刊：
影响因子：
48
通讯作者：
Zhan, Yuxiang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Boninsegna, Lorenzo;Yildirim, Asli;Polles, Guido;Quinodoz, Sofia A.;Finn, Elizabeth;Guttman, Mitchell;Zhou, Xianghong Jasmine;Alber, Frank;Zhan, Yuxiang
大量的测序技术和显微镜技术提供了一种手段来解开基因组的三维组织和基因组功能的关键调控过程之间的关系。在这里，我们开发了一种多模式数据集成方法，以产生单细胞基因组结构的群体，这些结构高度预测基因和核体的核位置，局部染色质致密化和功能相关染色质的空间分离。我们证明，多模式数据集成可以补偿某些数据中的系统误差，并可以大大提高基因组结构模型的准确性和覆盖范围。我们还表明，不同正交数据源的替代组合可以收敛到具有类似预测能力的模型。此外，我们的研究揭示了低频（“罕见”）染色体间接触对准确预测全球核结构的关键贡献，包括基因和染色体的定位。总的来说，我们的研究结果突出了多模态数据整合基因组结构分析的好处，可通过集成基因组建模软件包。Integrative Genome Modeling平台是一个通过整合各种实验数据源进行基于群体的三维基因组结构建模和分析的工具。
A multitude of sequencing-based and microscopy technologies provide the means to unravel the relationship between the three-dimensional organization of genomes and key regulatory processes of genome function. Here, we develop a multimodal data integration approach to produce populations of single-cell genome structures that are highly predictive for nuclear locations of genes and nuclear bodies, local chromatin compaction and spatial segregation of functionally related chromatin. We demonstrate that multimodal data integration can compensate for systematic errors in some of the data and can greatly increase accuracy and coverage of genome structure models. We also show that alternative combinations of different orthogonal data sources can converge to models with similar predictive power. Moreover, our study reveals the key contributions of low-frequency (‘rare’) interchromosomal contacts to accurately predicting the global nuclear architecture, including the positioning of genes and chromosomes. Overall, our results highlight the benefits of multimodal data integration for genome structure analysis, available through the Integrative Genome Modeling software package. The Integrative Genome Modeling platform is a tool for population-based three-dimensional genome structure modeling and analysis by integrating various experimental data sources.
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