Potential energy landscapes identify the information-theoretic nature of the epigenome.
Potential energy landscapes identify the information-theoretic nature of the epigenome.
复制标题
势能景观确定了表观基因组的信息理论性质。
DOI：
10.1038/ng.3811
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发表时间：
2017-05
期刊：
影响因子：
30.8
通讯作者：
Feinberg AP
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jenkinson G;Pujadas E;Goutsias J;Feinberg AP
表观遗传学研究携带与DNA序列无关的信息的基因组修饰，DNA序列可通过细胞分裂遗传。1940年，沃丁顿创造了“表观遗传景观”这一术语，用来比喻多能性和分化，但甲基化景观还没有被严格计算出来。利用统计物理和信息论的原理，我们从全基因组亚硫酸氢盐测序数据中得出表观遗传能量图景，使我们能够使用Shannon‘s熵来量化全基因组的甲基化随机性，并将熵与染色质结构相关联。此外，我们认为样本特定能量景观之间的Jensen-Shannon距离是表观遗传差异的一种度量，并展示了它在识别表观遗传差异方面的有效性。通过将甲基化维持视为一个通信系统，我们引入了甲基化通道，并表明可以根据它们的信息属性来预测高阶染色质组织。我们的结果提供了对表观基因组信息论性质的基本理解，从而为研究其在疾病和衰老中的作用提供了强有力的方法。
Epigenetics studies genomic modifications carrying information independent of DNA sequence heritable through cell division. In 1940, Waddington coined the term “epigenetic landscape” as a metaphor for pluripotency and differentiation, but methylation landscapes have not yet been rigorously computed. By using principles of statistical physics and information theory, we derive epigenetic energy landscapes from whole-genome bisulfite sequencing data that allow us to quantify methylation stochasticity genome-wide using Shannon’s entropy and associate entropy with chromatin structure. Moreover, we consider the Jensen-Shannon distance between sample-specific energy landscapes as a measure of epigenetic dissimilarity and demonstrate its effectiveness for discerning epigenetic differences. By viewing methylation maintenance as a communications system, we introduce methylation channels and show that higher-order chromatin organization can be predicted from their informational properties. Our results provide a fundamental understanding of the information-theoretic nature of the epigenome that leads to a powerful approach for studying its role in disease and aging.
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影响因子：
5.9
作者：
Gopinath, Suchitra D.;Webb, Ashley E.;Brunet, Anne;Rando, Thomas A.
通讯作者：
Rando, Thomas A.
影响因子：
12.3
作者：
Fortin JP;Hansen KD
通讯作者：
Hansen KD
DOI：
10.1038/nrg3454
发表时间：
2013-06
期刊：
Nature reviews. Genetics
影响因子：
--
作者：
通讯作者：
--
影响因子：
64.8
作者：
Dixon JR;Jung I;Selvaraj S;Shen Y;Antosiewicz-Bourget JE;Lee AY;Ye Z;Kim A;Rajagopal N;Xie W;Diao Y;Liang J;Zhao H;Lobanenkov VV;Ecker JR;Thomson JA;Ren B
通讯作者：
Ren B
影响因子：
30.8
作者：
Landan, Gilad;Cohen, Netta Mendelson;Tanay, Amos
通讯作者：
Tanay, Amos