单链断裂位点的全基因组核苷酸分辨率模型揭示物种进化层级
基因组学
2022-08-23 v1 定量方法
摘要
单链断裂 (SSBs) 是基因组中主要的 DNA 损伤，由基因毒素的结果和 DNA 事务的中间体自发产生。SSBs 在各种生物学过程中起关键作用，并在基因组中呈非随机分布。若干 SSB 检测方法如 S1 END-seq 和 SSiNGLe-ILM 涌现以表征 SSB 的基因组景观并达到核苷酸分辨率。然而，这些基于测序的方法成本高且在多样化物种的大规模分析中不可行。因此，我们提出首个计算方法 SSBlazer，这是一个可解释且可扩展的深度学习框架，用于全基因组核苷酸分辨率的 SSB 位点预测。我们证明 SSBlazer 能准确预测 SSB 位点，并通过构建不平衡数据集模拟真实 SSB 分布充分缓解假阳性。模型解释分析揭示 SSBlazer 捕获了基因组背景中单个 CpG 的模式以及中心区域 TGCC 的基序作为关键特征。此外，SSBlazer 是一个轻量模型，在跨物种评估中具有鲁棒的跨物种泛化能力，从而能够实现多样化物种中的大规模全基因组应用。引人注目的是，216 种脊椎动物的推定 SSB 基因组景观显示 SSB 频率与进化层级呈负相关，表明基因组在进化过程中趋于完整性。
引用
@article{arxiv.2208.09813,
title = {Genome-wide nucleotide-resolution model of single-strand break site reveals species evolutionary hierarchy},
author = {Sheng Xu and Junkang Wei and Yu Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.09813},
year = {2022}
}