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chip_seq通过抗体来富集基因组上的部分区域,抗体富集的效果直接绝对了实验的成败, 借助deeptools中的plotFringerprint命令,可以有效评估和查看抗体富集效果。
其核心原理就是累计分布函数,首先将基因组区域划分成等长的区间也称之为bin
, 计算每个区间内coverage的比例,然后按照比例大小从第到高排序,依次将不同bin的coverage进行累加,绘制累计分布曲线。
对于input样本,理论上来讲reads在基因组上均匀分布的,不存在任何区域的富集,所以其累计分布曲线如下所示
上图代表一个在-1到1之间的均匀分布,左侧是其分布曲线,右侧是累计分布曲线,可以看到是一条对角线。
对于抗体处理的样本,由于只富集到基因组部分区域,所以其reads肯定不是均匀分布,累计分布曲线肯定是偏离对角线的。那么一个好的抗体处理结果应该是什么样子呢,在deeptools的官网上给了示例
上图是一个H3K4me3组蛋白修饰的chip_seq结果,对于input样本,其累计分布曲线接近于对角线,之所以存在一定程度的偏离,是因为文库构建过程中并不是完全随机的,所以input样本也存在了一些富集区域,这些区域就是peak caling过程中的背景;还有一个注意的是,横坐标的起始位置部位0,这代表了基因组的覆盖度,理论上来讲应该是100%的覆盖度,就是基因组所有区域都能检测到对应的reads,但是在实际情况中,会存在部分区域检测不到的情况,借助横坐标的起始位置可以判断出基因组的覆盖度。
对于抗体处理的样本,由于其在基因组上部分区域富集,只需要富集区域对应的少数几个bin
累加占比就特别高,在这种fingerprint图上横坐标越大对应bin
富集的reads越多,而纵坐标代表累加的reads所占比例。以上图为例,黑色点对应的横坐标为0.97, 纵坐标为0.55, 这说明97%的基因组区域对应的reads占比只有55%, 剩下的3%区域的reads占比高达45%, 这些3%的区域就可以看到富集的区域,所以上图中抗体的富集效果是显著的。
一个富集效果不显著的例子如下
input和抗体处理的样本累计分布曲线的趋势接近,在抗体处理样本的累计分布曲线中并没有观测到一个突出来的点。具体用法示意如下
plotFingerprint \
-b testFiles/*bam \
--labels H3K27me3 H3K4me1 H3K4me3 H3K9me3 input \
--minMappingQuality 30 \
--skipZeros \
--region 19 \
--numberOfSamples 50000 \
-T "Fingerprints of different samples" \
--plotFile fingerprints.png \
--outRawCounts fingerprints.tab
输入文件为比对参考基因组产生的bam文件,输出结果示意如下
突出的点越靠近右下方,说明基因组上富集区域的占比越小。通过这种fingerprint图,不仅可以对抗体富集效果有一个相对直观的评估,还可以看出为覆盖到的基因组比例以及富集区域的比例。
·end·
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