换一批基于深度学习的PacBio测序数据DNA甲基化检测方法
A deep learning-based DNA methylation detection for PacBio sequencing data
摘要DNA甲基化是存在于真核细胞中的一种关键的表观遗传修饰形式,它能在不改变碱基序列的前提下控制基因表达,并影响生物的发展进程.研究DNA甲基化有助于揭示发育过程中的表观遗传调控机制,为疾病诊断和精准医疗的发展提供重要支撑.Pacific Biosciences(PacBio)的单分子实时测序技术能够进行单分子甲基化检测,无需依赖化学转换过程,保留了更完整的表观遗传信息;并且能够产生平均长度达 10 000 bp的测序片段,有助于跨越复杂区域并提供更连贯的甲基化信息.然而,现有面向PacBio测序数据的甲基化检测可选工具仍然较少,且存在检测精度不足的瓶颈问题.因此,本研究提出一种基于深度学习技术的面向PacBio测序数据的DNA甲基化检测方法,该方法通过交叉注意力融合机制,并利用Transformer和BiGRU网络融合碱基特征与信号特征,以充分识别潜在的甲基化位点,实现DNA甲基化的高效和精准检测.文中使用GIAB标准品HG002 的全基因组PacBio测序数据进行DNA甲基化检测,与当前主流工具相比,本文提出的方法在单片段水平以及基因组水平上均有最高的检测准确性.同时,该方法采用并行处理显著降低了分析时间,并在内存使用上保持了可控性,为大规模人群甲基化的高效检测提供了重要的技术支撑.
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