基因组浏览器IGV实践

IGV( Integrative Genomics Viewer)是一款针对高通量测序数据进行可视化的专业软件。

• 软件安装
  软件下载,运行需要 Java 的运行环境。

• 优点
  满足不同类型的研究的需求，便于查看各种类型的现成的数据，适合不同用户，使用方便。

• 数据导入
  参考基因组可以选择Genomes-load genome from Server进行下载参考基因组，也可直接导入faste文件(Genomes-load genome from file)。

输入的文件格式支持bam/sam文件（比对），TDF文件（bam精简版，只包括局部深度、正负链等信息），bed文件（注释文件），gtf/gff文件（注释文件），PSL文件（Blast比对结果），VCF文件（SNP，indel等信息），WIG文件（Wiggle Track Format，UCSC数据库的推荐格式），IGV文件（IGV默认的格式）。

模式物种可以在IGV官网下载相关信息。

• 窗口
  如图，分为左右两列，右侧自上而下有工具栏，基因组坐标，标尺，比对结果展示，序列及注释等信息，左侧标识栏会出现对应的track名称，当有多个样本时，中间出现样本信息的界面。每导入一个文件，会出现一个对应的track。

• 一个操作例子
  1） 数据导入
  导入基因组文件(Genomes-load genome from file, faste文件)；
  导入基因注释文件(file-load from file, gtf文件)；
  导入bam文件(file-load from file, bam文件，bam文件夹中必须同时存在对应的具有共同前缀的.bam.bai文件)，用IGV tools转化为TDF，再导入生成的TDF文件。

2）目标区域选择
点击define a region of interest添加目标区域，通过Regions-Regions Navigator编辑。

可以在工具栏中搜索染色体，坐标位置，相关基因等信息。一般缩放到全染色体大小时候查看覆盖度等信息，50-100 kb查看局部信息，如基因表达，突变等，500bp可查看单碱基水平的情况。

右击track设置颜色、高度、呈现形式（热图，柱形图）、取值方式（标准化，均值等）等属性，选择“Expanded”或 “squished”可以展开track。同时也可以进行删除和保存。

3）序列查看
如图，在窗口下方可看到序列和外显子注释信息，点击序列可看到对应翻译后的氨基酸序列，分为三种 reading frame 下的氨基酸序列。序列箭头指向右表示正链，指向左表示负链。右键选择Flip strand可查看互补链信息。

4）查看比对情况

导入bam后出现3条tracks，如图，分别是Coverage Tack，Junction Track和 Reads Track 。

4.1） 覆盖度栏(Coverage Track): 用于直接展示reads 的丰度，高度代表比对到此处read数目,当比对到参考基因组上的测序片段中有超过20%与参考基因组不同时,就用不同的颜色标注，红色-T,蓝色-C,绿色-A,橙色-G。否则就用灰色标注。在更高的分辨率下,可以查看每个碱基下覆盖的各种碱基的数目及比例。此外，点击右键可选择不同的展示形式的选项。

4.2）Reads栏(Reads Track): 主要用于直接展示reads的比对情况。

右键点击reads track，选择 Expanded，Show mismatched bases，能得到类似第一幅图的展示结果。图中实心灰代表比对质量比较高的测序片段,空心灰代表多比对序列。高分辨率下,可以精确到每个位点的碱基类型:当比对序列上与参考基因组相同的超过80%时,用灰色表示;否则用红色-T,蓝色-C,绿色-A,橙色-G，图中的黑点代表有插入或缺失的发生， 放大后能查看细节，紫色代表插入，黑色横线代表缺失，鼠标选择后查看细节。

右键read区域，选择Color alignment by-Read strand,可将read分为左右两端查看。

reads较多可以Sort alignment by或者Group alignment by进行排序和分区查看。

a）查看insert size异常Read

右键菜单Set insert size options 中设置阈值，在Color alignments by中选择 insert size。此时reads会标上不同颜色，蓝色代表insert size比阈值要小，红色代表insert size比阈值要大，其他颜色代表着read比对到另一个染色体上，并且不同颜色代表不同的染色体。

b）查看结构异常（转换，颠换，重复）
右键Color alignment by，选择Pair orientation。符号意义：

参考

3）结构栏(Junction Track)
通过Sashimi Plot中的右键菜单，对Junction进行筛选，如深度的设定等，从而得到特义的且显著的junction。

• 基因表达
  输入目的基因，查看各样本表达差异，同时可以关注与甲基化是否潜在存在关联(重点查看5’启动子端)。

• IGVTools
  count: 计算将已排序的比对文件，转化为包含深度信息的TDF文件。 支持的输入格式包括sam,bam, aligned,sorted.txt, bed。
  sort: 对输入的文件根据行的起始位点排序。支持的输入格式cn, igv, sam, aligned, bed。
  index: 对文件加索引。支持的输入格式: sam, aligned, sorted.txt（注意no bam）。
  toTDF: 将sorted后的文件转为二进制的TDF文件 (.tdf)，支持的输入格式: wig, cn, snp, igv, gct