Homer makeUCSCfile은 University of California San Diego(UCSD)의 Homer 생태계 내에서 ChIP-seq 데이터 시각화 분야의 혁신적 솔루션으로 개발된 고성능 데이터 변환 엔진으로, UCSC Genome Browser, Ensembl, IGV 등 주요 게놈 브라우저와의 완벽한 호환성을 제공하는 표준 시각화 파이프라인입니다. 이 도구는 단순한 파일 형식 변환을 넘어서 정교한 신호 정규화 알고리즘과 다중 해상도 시각화 최적화 기술을 통합하여, 거대한 ChIP-seq 데이터셋을 실시간 브라우징이 가능한 효율적인 형태로 변환하면서도 생물학적 신호의 정량적 정확성을 완벽하게 보존합니다. Homer makeUCSCfile의 핵심 혁신은 태그 디렉토리 기반 데이터 구조화 시스템에 있습니다. 이 도구는 원시 정렬 파일(SAM/BAM)을 염색체별로 분할된 효율적인 태그 디렉토리 구조로 재구성하여 메모리 사용량을 최소화하면서도 빠른 랜덤 액세스를 가능하게 하고, 다양한 정규화 방법(RPM, RPKM, TPM 등)을 적용하여 샘플 간 비교 가능한 표준화된 신호 강도를 생성합니다. 특히 fragment length 보정 알고리즘을 통해 ChIP-seq 실험의 단편 크기 분포를 정확하게 반영하고, strand-specific signal processing으로 방향성 있는 단백질 결합 패턴을 정밀하게 시각화합니다. Homer makeUCSCfile은 bedGraph와 bigWig 포맷의 이중 지원을 통해 사용자의 다양한 분석 요구를 충족시키며, 컨트롤 샘플 기반 배경 제거 기능으로 IP-specific 신호만을 선별적으로 강조하고, multi-scale visualization optimization을 통해 전체 게놈 뷰에서 단일 염기 해상도까지의 모든 줌 레벨에서 최적화된 시각적 표현을 제공합니다. 이러한 포괄적 시각화 솔루션을 통해 연구자들은 복잡한 ChIP-seq 데이터를 직관적이고 정확한 게놈 브라우저 트랙으로 변환하여 가설 생성, 패턴 발견, 결과 검증, 그리고 연구 결과 발표에 필수적인 고품질 시각적 증거를 생성할 수 있습니다. 입력 데이터는 Bowtie2가 완료된 aligned.sam 파일이며, ChIP-Seq 데이터의 전처리 결과인 각 분석 샘플의 염색체별 tags.tsv 파일, 기본 태그 정보와 시퀀싱 실행에 관한 내용이 적혀 있는 tagInfo.txt 파일, read mapping 결과를 UCSC Genome Browser 및 IGV에서 시각화할 수 있는 BedGraph 및 BigWig 형식의 파일 등으로 구성된 출력물이 생성됩니다.

Homer annotatePeaks는 University of California San Diego(UCSD)의 Christopher Benner가 개발한 포괄적 게놈 주석 분석 플랫폼의 핵심 모듈로, 전 세계 ChIP-seq 연구 커뮤니티에서 피크 기능 주석 분야의 표준 도구로 인정받고 있는 강력한 생물학적 해석 엔진입니다. 이 도구는 단순한 거리 기반 주석을 넘어서 계층적 게놈 기능 분류 체계와 다차원 주석 통합 알고리즘을 구현하여, 식별된 ChIP-seq 피크들을 생물학적으로 의미 있는 기능적 카테고리로 체계적으로 분류하고 각 피크의 조절적 역할과 타겟 유전자와의 관계를 정밀하게 규명합니다. Homer annotatePeaks의 가장 큰 혁신은 다중 스케일 주석 시스템(multi-scale annotation system)에 있습니다. 이 도구는 전사 시작점(TSS), 전사 종료점(TTS), 엑손-인트론 경계, 5'/3' UTR 등의 세밀한 유전자 구조 요소들을 동시에 고려하여 각 피크의 위치를 프로모터, 인핸서, 사일렌서, 인슐레이터 등의 기능적 범주로 분류합니다. 특히 거리 가중 주석 알고리즘을 통해 가장 가까운 유전자뿐만 아니라 기능적으로 연관될 가능성이 높은 원거리 유전자까지 포함하는 포괄적인 타겟 유전자 예측을 수행하며, 조직 특이적 유전자 발현 데이터와의 통합을 통해 생물학적 맥락을 고려한 정교한 기능 추론을 제공합니다. Homer annotatePeaks는 GENCODE, RefSeq, Ensembl 등 다양한 유전자 주석 데이터베이스와의 완벽한 호환성을 제공하며, CpG 섬, 반복 서열, 보존된 비코딩 요소, 알려진 전사인자 결합 모티브 등의 다층적 게놈 특성 정보를 통합하여 각 피크의 조절적 잠재력과 진화적 보존성을 종합적으로 평가합니다. 이러한 통합적 주석 접근법을 통해 연구자들은 ChIP-seq 실험에서 발견된 단백질 결합 부위들의 생물학적 의미와 기능적 중요성을 체계적으로 이해하고, 유전자 조절 네트워크와 질병 연관성에 대한 심층적인 인사이트를 얻을 수 있는 필수불가결한 해석 도구입니다. 입력(input) 데이터로는 MACS2가 완료된 summits.bed 파일로 하며, 주석이 달린 peaks의 정보를 포함한 txt file을 출력(output) 데이터로 합니다.