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使用MutMap快速定位突变基因:实战篇

使用MutMap快速定位突变基因:实战篇

作者: 曹务强 | 来源:发表于2018-03-27 17:32 被阅读64次

    通过前面两篇文章对MutMap原理和分析流程的介绍,我们对MutMap的分析已经有了比较深入的了解,是时候来点儿数据实战一下了!

    MutMap的发明者已经搭建好了一套Pepline,并写好了MutMap pipeline framework供大家免费使用。我们只需要将数据按照要求进行放置和命名,并通过非常简单的几个命令,将任务提交给服务器,经过三五天的分析(以水稻为例),就可以拿到结果了。


    1.分析环境的搭建

    首先,我们需要有一台Linux服务器。由于分析过程中需要进行大量的运算,个人PC的配置根本吃不消。所以我们需要一台服务器,当然配置越高越好。在服务器上安装Linux系统,我们使用的是Redhat,当然也可以选择免费的Ubuntu或CentOS。

    然后,在服务器安装如下软件:

    Perl (v5.8.8) 5.22.2

    R (version 2.15.0)3.0.1

    BWA (version 0.5.9-r16)本版

    SAMtools (0.1.8 or before) 本版

    FASTX-Toolkit 使用conda安装0.0.14版

    (http://hannonlab.cshl.edu/fastx_toolkit/download.html)

    (括号中的为推荐版本,后面的黑体为我自己使用的版本)

    关于FASTX-Toolkit版本的选择:

    一定要安装0.0.13及以上的版本,因为从0.0.13开始FASTX-Toolkit才开始支持Illumina 1.8+ Phred+33的质量打分规则,否则会报错。就这一个报错,花费了我一天的时间,直到使用conda安装了0.0.14版本才解决。(2018.01.24记)。

    2.MutMap pipeline framework的下载和安装

    先下载MutMap pepline程序,解压到Linux系统的工作目录下(此处以myhome为例)。

    #切换到安装目录

    $ cd /myhome

    #将framework压缩文件拷贝到相应文件夹

    $ cp MutMap_framework1.4.4.tar.gz

    #解压

    $ tar zxvf MutMap_framework1.4.4.tar.gz

    #改名

    $ mv MutMap_framework1.4.4 MutMap_test

    3.将测序数据链接到相应的文件夹中

    将数据上传到服务器中专门的目录下,通过链接的方式,将原始文件链接到相应的操作目录下。

    3.1 通过MD5值验证文件的完整性

    (1)Windows中生成MD5值

    参考链接:https://jingyan.baidu.com/article/f7ff0bfc18ff302e26bb1382.html

    (2)在Linux中通过验证MD5值检验文件是否完整

    参考链接:https://www.cnblogs.com/zhuxiaohou110908/p/5786893.html

    3.2 将数据链接到野生型、分离群体混池文件夹中

    $ cd /myhome/MutMap_test/1.qualify_read/anyname(野生型亲本)

    $ ln –s /fastq/ZZZ/ZZZ_L003_R1_001.fastq.gz p_3_1_sequence.txt.gz

    $ ln –s /fastq/ZZZ/ZZZ_L003_R2_001.fastq.gz p_3_2_sequence.txt.gz

    $ ln –s /fastq/ZZZ/ZZZ_L004_R1_001.fastq.gz p_4_1_sequence.txt.gz

    $ ln –s /fastq/ZZZ/ZZZ_L004_R2_001.fastq.gz p_4_2_sequence.txt.gz

    $ cd /myhome/MutMap_test/1.qualify_read/mybulk(突变体混池)

    $ ln –s /fastq/XXX/XXX_L005_R1_001.fastq.gz p_5_1_sequence.txt.gz

    $ ln –s /fastq/XXX/XXX_L005_R2_001.fastq.gz p_5_2_sequence.txt.gz

    $ ln –s /fastq/XXX/XXX_L006_R1_001.fastq.gz p_6_1_sequence.txt.gz

    $ ln –s /fastq/XXX/XXX_L006_R2_001.fastq.gz p_6_2_sequence.txt.gz

    4.放置参考基因组fasta文件

    #将参考基因组fasta格式文件放在下面的文件夹中

    /myhome/MutMap_test/downloaded_fasta/IRGSP-1.0_genome.fasta/

    #为fasta格式参考基因组创建.fai文件

    samtools faidx IRGSP-1.0_genome.fasta

    5. 配置common.fnc文件

    5.1编辑config.tx文件

    在第12、15、31、52、115行做出如下修改:

    #在第12行修改突变体混池名称

    Key1_Bulked_sample_name="mybulk"

    #在第15行修野生型亲本名称

    Key1_My_cultivar_sample="anyname"

    #第31行指定参考基因组的路径

    Key2_Path_public_reference_FASTA="./downloaded_fasta/IRGSP1.0_genome.fasta/IRGSP-1.0_genome.fasta"

    #在第52行配置BWA的线程数(实验室的服务器最大32,设置为20)

    Key2_BWA_CPU=20

    #第115行设置突变体混池的个体数

    Key3_Individuals=20

    其他设置一般不需要修改,具体设置参考MutMap Protocol

    5.2 加载配置

    #切换进入MutMap top目录下

    $ cd /myhome/MutMap_test

    #运行Bat_make_common.fnc.sh

    $ ./Bat_make_common.fnc.sh

    # 上面的命令会做出如下的操作

    mv 1.qualify_read/mybulk 1.qualify_read/XXX

    mv 1.qualify_read/anyname 1.qualify_read/ZZZ

    mkdir -p 1.qualify_read/XXX/q30p90/sep_pair

    mkdir -p 1.qualify_read/ZZZ/q30p90/sep_pair

    6.分析数据

    6.1 对测序数据进行质控和过滤

    (1)对野生型亲本测序数据进行质控和过滤

    # cd进入1.qualify_read文件夹下

    $ cd /myhome/MutMap_test/1.qualify_read

    #对野生型亲本测序数据进行质控和过滤

    $ nohup ./Run_all_Bats.sh 9 &

    #查看日志文件nohup.log,自动追加最新工作结果并打印到屏幕

    tail -f nohup.log

    (2)对突变体混池测序数据进行质控和过滤

    #对突变体混池测序数据进行质控和过滤

    $ nohup ./Run_all_Bats.sh 0 &

    #查看日志文件nohup.log,自动追加最新工作结果并打印到屏幕

    tail -f nohup.log

    6.2 构建参考基因组

    (1)Run “Run_all_Bats.sh”

    将野生型亲本测序reads比对到参考基因组上,并替换SNP,构建自己的参考基因组:

    #cd进入2.make_consensus文件夹下

    $ cd /myhome/MutMap_test/2.make_consensus/

    #运行程序

    $nohup ./Run_all_Bats.sh &

    (2)Run “Run_all_Bats.sh”

    将野生型亲本的reads重新比对到新构建的参考基因组上,发现错配造成的SNP,用于下一步的排除和过滤:

    #cd进入下面的文件夹

    $ cd /myhome/MutMap_test/2.make_consensus/90.align_to_this_fasta/

    #运行如下程序

    $ nohup ./Run_all_Bats.sh &

    6.3突变体混池数据分析及作图

    #切换到3.analysis文件夹下

    $ cd /myhome/MutMap_test/3.analysis/

    #运行如下命令,进行数据分析和作图

    $ nohup ./Run_all_Bats.sh &

    7.数据存储位置

    (1)构建的野生型参考基因组

    数据存放在2.make_consensus/50.make_consensus中,格式为fasta

    (2)突变体混池和野生型亲本比对鉴定出的snp信息

    存储在3.analysis/70.awk_custom中

    (3)SNP-index图

    3.analysis/90.slidingwindow/pngs

    (4)SNP低密度区域

    每个窗口中的SNP数目小于10:

    3.analysis/90.slidingwindow/pngs/Z1MZ2K/mut_index_X/mask10

    8.使用samtools查看突变位点

    使用方法:

    samtools tview align.bam ref.fasta

    samtools tview命令说明:

    按?查看帮助,q或Esc退出

    空格键向右移动一屏,Backspace键向左移动一屏

    .意为和正链匹配,,意为和反向链匹配

    大写字母意为,正链替换为该碱基;小写字母意为反向炼替换为该碱基

    按g可跳转至指定的碱基,如:8:1256321

    也可以使用IGV查看突变位点。

    9. 突变位点的注释

    Pepline的输出结果中并没有直接给出突变位点的注释信息,不利于突变位点的筛选,得到所有的SNP后,我们后续可以通过snpEFF、ANNOVAR、AnnTools等软件,对突变进行注释。

    10. 结果展示

    此处展示一张我用MutMap pipeline分析出的结果,找到了突变基因的连锁区间和候选突变位点。

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      网友评论

      • 易中1990:楼主您好,我最近也在做你文章中所写的内容,寻找突变的目标基因,能告诉我您的邮箱吗,方便联系,我的邮箱是liuxing920723915@163.com
        5120bef619f0:您好,能把您测试用的软件和数据发我一份我,给您发了一份邮件,mutmap遇到了很多报错。。。
        曹务强:@易中1990 caowuqiang@126.com ,欢迎交流

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