2022-05-19 Peak注釋學習總結

三個講的很好的參考教程鏈接

學習一遍ChIPseeker的使用 http://www.lxweimin.com/p/c76e83e6fa57

2021-05-23 ChIP-seq數據從頭到尾比對及分析匯總(個人分析記錄貼)http://www.lxweimin.com/p/96688fecd864

使用R包ChIPseeker實現對ChIP-seq peaks的注釋(注釋ChIP-seq的峰位置(多個bed文件的批量處理))http://www.lxweimin.com/p/0c71f1495dee

軟件背景介紹

ChIPseeker包南方醫科大學Y寫的許多有名的生信R包之一,其最初設計用于chip-seq的macs peak calling結果分析以及可視化,后來逐漸也適用于相關的peak分析。

參考鏈接:https://www.bioconductor.org/packages/release/bioc/vignettes/ChIPseeker/inst/doc/ChIPseeker.html;

以及Y叔自己的微信公眾號教程:https://mp.weixin.qq.com/mp/appmsgalbum?__biz=MzI5NjUyNzkxMg==&action=getalbum&album_id=1300625300497268737&scene=173&from_msgid=2247488238&from_itemidx=1&count=3#wechat_redirect

輸入文件之BED文件

全稱是:Browser Extensible Data,為基因組瀏覽器而生

包括3個必須字段和9個可選字段:

3個必須

? 1 chrom - 染色體名字

? 2 chromStart - 染色體起始位點(起始于0,而不是1)許多軟件忽略了這一點,存在一個堿基的位移(如peakAnalyzer, ChIPpeakAnno存在這個問題),Homer、ChIPseeker沒有

? 3 chromEnd - 染色體終止位點

9個可選

? 4 name - 名字

? 5 score - 分值(0-1000), 用于genome browser展示時上色。

? 6 strand - 正負鏈,對于ChIPseq數據來說,一般沒有正負鏈信息。

? 7 thickStart - 畫矩形的起點

? 8 thickEnd - 畫矩形的終點

? 9 itemRgb - RGB值

? 10 blockCount - 子元件(比如外顯子)的數目

? 11 blockSizes - 子元件的大小

? 12 blockStarts - 子元件的起始位點

一般只用前5個足矣(MACS的輸出結果也是前5個字段)

分析代碼實例

###加載R包

library(ChIPseeker)

library(ggplot2)

###讀取數據

peak <- readPeakFile("ChIP-seq1.bed", as="GRanges")

#使用的是3.5中通過macs3得到的NAME_peaks.narrowPeak文件,as是指讀取后轉化成的對象 (Granges是genomic ranges的簡稱,它是bioconductor中的R包存儲genomic intervals的數據結構)

###推薦手動構建TxDb注釋文件

library(GenomicFeatures)

txdb <- makeTxDbFromGFF('XXX.gff3')

###peaks在基因組上的分布

pdf("Figure1.sample_distribution_of_peaks_in_chrs.pdf")

covplot(peak, weightCol="V5")

#covplot(peak, weightCol="V5", chrs=c("chr1", "chr2"), xlim=c(4.5e7, 5e7)) #chr1 chr2上的peaks

dev.off()

###多個文件同時畫圖

pdf("多個文件同時畫染色體分布圖")

peak=GenomicRanges::GRangesList(CBX6=readPeakFile("~/3_macs/sample1_peaks.narrowPeak", as="GRanges"),CBX7=readPeakFile("~/3_macs/sample2_peaks.narrowPeak", as="GRanges"))

covplot(peak, weightCol="V5") + facet_grid(chr ~ .id)

dev.off()

###TSS區域,上下游2.5kb,可自行設置

pdf("Figure2.sample_TSS_peaks_heatmap and plot.pdf")

##熱圖

tss <- getPromoters(TxDb=txdb, upstream=2500, downstream=2500)

tagMatrix <- getTagMatrix(peak, windows=tss)

#tagHeatmap(tagMatrix, xlim=c(-2500, 2500), color="red")

peakHeatmap(peak, TxDb=txdb, upstream=2500, downstream=2500, color="red") #等效語句

##峰圖

plotAvgProf(tagMatrix, xlim=c(-2500, 2500),

? ? ? ? ? ? xlab="Genomic Region (5'->3')", ylab = "Read Count Frequency")

#含置信區間峰圖

plotAvgProf(tagMatrix, xlim=c(-2500, 2500), conf = 0.95, resample = 1000)

dev.off()

###peaks注釋,tss選取上下游2.5Kb,可自行調整,這里默認promoter是上游2.5Kb

peakAnno <- annotatePeak(peak, tssRegion=c(-2500, 2500), TxDb=txdb)

peakAnno

#在注釋時,有的peak可能同時落在兩個或者更多的gene feature里(例如是一個基因的外顯子而同時又是另一個基因的內含子),但只能注釋其中一個。

#默認按照Promoter、5’ UTR、3’ UTR、Exon、Intron、Downstream、Intergenic順序先后注釋。

#

### 保存注釋結果

peakAnno.df <- as.data.frame(peakAnno) #保存為數據框

peakAnno.gr <- as.GRanges(peakAnno) #保存為GenomicRanges

head(peakAnno.gr, 3)

write.table(peakAnno.df,file="sample.annotation.xls",quote=F,sep="\t")

###peaks注釋可視化(多種圖形及最近基因)

pdf("Figure_3.sample_peaks_annotation_pie_bar_venn_upset.pdf")

plotAnnoPie(peakAnno)

plotAnnoBar(peakAnno)

vennpie(peakAnno)

upsetplot(peakAnno, vennpie=TRUE)

dev.off()

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

注釋ChIP-seq的峰位置(多個bed文件的批量處理)

#讀取chipseq峰的bed文件

peak1 <- readPeakFile('ChIP-seq1.bed')

peak2 <- readPeakFile('ChIP-seq2.bed')

peaks <- list(peak1 = peak1, peak2 = peak2)

#注釋

peakAnnoList <- lapply(peaks, annotatePeak, TxDb = txdb, tssRegion = c(-3000, 3000), addFlankGeneInfo = TRUE, flankDistance = 5000)

#分別輸出結果

write.table(peakAnnoList[1], file = 'peak1.txt',sep = '\t', quote = FALSE, row.names = FALSE)

write.table(peakAnnoList[2], file = 'peak2.txt',sep = '\t', quote = FALSE, row.names = FALSE)

#可視化,兩個可以放在一起比較

plotAnnoBar(peakAnnoList)

vennpie(peakAnnoList[[1]])

plotAnnoPie(peakAnnoList[[1]])

plotDistToTSS(peakAnnoList)

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