R package:RIdeogram (一)染色体数据可视化

安装所需要的包

install.packages('RIdeogram')
# Loading required package: RIdeogram
require(RIdeogram)

RIdeogram可视化需要3个文件:

1、染色体核型文件

如,这个包带的human_karyotype数据集:

data(human_karyotype, package="RIdeogram")

2、染色体基因密度文

如,这个包带的gene_density数据集:

data(gene_density, package="RIdeogram")

3,自己的数据

如,这个包自带的Random_RNAs_500数据集:

data(Random_RNAs_500, package="RIdeogram")

如果物种不是人的,那么需要自己准备染色体核型文件和染色体基因密度文件。使用“read.table”函数加载,例如:

human_karyotype <- read.table("karyotype.txt", sep = "\t", 
                               header = T, stringsAsFactors = F)
gene_density <- read.table("data_1.txt", sep = "\t", 
                            header = T, stringsAsFactors = F)

需要注意的是,染色体核型文件是必须的,而染色体基因密度文件不是必须的。

如果你要展示的数据正好是人的,那么前两个文件就不需要自己准备,直接使用这个包自带的数据就可以了,我们只需要准备第三个数据。

1. 导入数据

miRNA<-read.csv('G:/microRNA/3bowtie/20190508/count_matrix.csv',header=T)

1.1 查看原始数据

head(miRNA)

2.查看目标数据集

head(Random_RNAs_500)
#   Type    Shape Chr    Start      End  color
#1  tRNA   circle   6 69204486 69204568 6a3d9a
#2  rRNA      box   3 68882967 68883091 33a02c
#3  rRNA      box   5 55777469 55777587 33a02c
#4  rRNA      box  21 25202207 25202315 33a02c
#5 miRNA triangle   1 86357632 86357687 ff7f00
#6 miRNA triangle  11 74399237 74399333 ff7f00

通过示例的第三个数据,看看第三个数据集需要哪些内容。

第1列:基因类型,
第2列:标记的形状,有三种形状:box,三角形和圆,
第3列:染色体ID,
第4列和第5列是基因在染色体开始和结束位置;
第6列:标记的颜色。

3. 处理数据

从第1步和第2步可以看出,我们导入的数据和目的数据集相差甚远,因此,我们需要根据导入数据集基因名这一列,得到每一个基因所在的染色体位置,即第3,4,5列,然后再添加颜色和形状以及基因类型,即第1,2,6列。

3. 1 提取基因名

#去掉末尾5行,然后取第一列
miRNA<-miRNA[1:(nrow(miRNA)-5),][,1]

查看

head(miRNA)
#[1] hsa-let-7a-1 hsa-let-7a-2 hsa-let-7a-3 hsa-let-7b   hsa-let-7c   hsa-let-7d

3. 2 利用biomaRt包得到第3,4,5列

library(biomaRt)
mart <- useMart("ensembl","hsapiens_gene_ensembl")
geneID <- getBM(attributes=c("mirbase_id",
                             "chromosome_name",
                             'start_position',
                             'end_position'),
                filters = "mirbase_id",values = miRNA, mart = mart)

biomaRt包的使用参考:biomaRt包的安装与使用

3. 3 为得到的矩阵添加第1,2,6列

geneID$type<-'miRNA'
geneID$Shape<-'triangle'
geneID$color<-'ff7f00'

需要注意的是,geneID的顺序和列名需要修改,比如Chr不能为chr

3. 4 按照示例数据重拍列的顺序

Random_RNAs<-data.frame(Type=geneID$type,#第1列,基因类型
                        Shape=geneID$Shape,#第2列,标记的形状
                        Chr=geneID$chromosome_name,#第3列,基因所在染色体ID
                        Start=geneID$start_position,#第4列,基因所在染色体起始位置
                        End=geneID$end_position,#第5列,基因所在染色体终止位置
                        color=geneID$color)#第6列,标记的颜色

以上就介绍完了绘图所需第三个数据的获得与处理。再来介绍一下这个包的可视化。

4.可视化

4.1 只展示染色体核型信息

只需要染色体核型文件

ideogram(karyotype = human_karyotype)

4.2 展示染色体核型信息和基因密度信息

需要染色体核型文件和基因密度文件

ideogram(karyotype = human_karyotype, overlaid = gene_density)

4.3 展示染色体核型信息、基因密度信息和标识

需要染色体核型文件和基因密度文件和自己准备的第三个文件

ideogram(karyotype = human_karyotype,#染色体核型文件
         overlaid = gene_density,#基因密度文件
         label = Random_RNAs_500)#自己准备的第三个文件

4.4 更改热图的颜色

通过修改参数'colorset1'(默认设置为colorset1 = c(“#4575b4”,“#fffffff”,“#d73027”))。可以使用由colors()“#rrggbb”或“#rrggbbaa”形式列出的颜色名称或十六进制字符串。

ideogram(karyotype = human_karyotype, 
         overlaid = gene_density, 
         label = Random_RNAs_500, 
         label_type = "marker",
         colorset1 = c("#fc8d59", "#ffffbf", "#91bfdb"))

4.5 导出图片

convertSVG("chromosome.svg", device = "png")

参考资料:
https://cran.r-project.org/web/packages/RIdeogram/vignettes/RIdeogram.html

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