差异可变剪接分析工具--rMATS(附资料下载)

2023-05-10 14:56:27


可变剪接(Alternative splicing;又称“选择性剪接”)是一种在真核生物中非常普遍的基因表达方式,具体表现为一个基因的外显子以不同的组合方式剪接形成不同的成熟RNA,从而在不同的时空环境和状态下形成不同的蛋白质,执行不同的生物学功能。目前许多可变剪接分析软件主要可鉴别5种不同的可变剪接事件,分别为外显子跳跃(skipped exon, SE),5’可变剪切位点(alternative 5′ splice site, A5SS),3’可变剪切位点(alternative 3′ splice site, A3SS),互斥外显子(mutually exclusive exons, MXE)和内含子保留(retained intron, RI),图示如下:



rMATS是一款利用RNA-Seq数据分析差异可变剪接的工具,它在MATS(multivariate analysis of transcript splicing)的基础上针对有生物学重复的情况提出了新的统计模型。模型根据reads比对到不同转录本(是否包含选择性剪接的外显子)的比例来定义剪接位点的inclusion level,并用likelihood-ratio test检验不同组中生物学重复的平均inclusion level的差异显著性来判定差异可变剪接。



软件安装




安装软件之前首先确认已安装Python2.7.x及所需模块(NumPy, BLAS, LAPACK, GSL and gfortran),在Python控制台输入以下命令检查编码类型:


>>> import sys 
>>> print sys.maxunicode


根据编码类型的不同,选择使用不同版本的rMATS:

输出结果为1114111时,选择rMATS-turbo-xxx-UCS4;

输出结果为63353时,选择rMATS-turbo-xxx-UCS2。


从下面的网址下载rMATS并解压,根据需要选择安装STAR及获取基因组的STAR索引文件。


http://rnaseq-mats.sourceforge.net/download.html 


软件使用




软件的使用方式非常简单,且支持两种输入文件格式(fastq文件和bam文件)。


(1)输入文件为fastq文件时,需安装STAR比对软件并提供对应的基因组索引文件,命令如下:


RNASeq-MATS.py --s1 s1.txt --s2 s2.txt --gtf gtfFile --bi STARindexFolder -od outDir -t readType -readLength readLength [options]* 

【左右滑动查看完整信息】


(2)输入文件为bam文件时,命令如下:


RNASeq-MATS.py --b1 b1.txt --b2 b2.txt --gtf gtfFile --od outDir -t readType --nthread nthread --readLength readLength --tstat tstat [options]* 

【左右滑动查看完整信息】

主要参数解释如下:



结果解读




根据用于计算的reads的差别,rMATS给出了两组结果,一种结果只用到了跨越剪接位点的reads,另外一种考虑到了比对到剪接片段的所有reads,两种结果分别以文件名中的关键字JC和JCEC进行标识(如AS_Event.MATS.JC.txt, AS_Event.MATS.JCEC.txt;JC.raw.input.AS_Event.txt, JCEC.raw.input.AS_Event.txt)。一般情况下,比较两组样品的差异可变剪接只需JC的结果。


下图给出了一个rMATS利用前列腺癌细胞系的RNA-Seq数据进行差异可变剪接分析的示例,鉴定出的差异可变剪接事件为外显子跳跃,分析中用到了比对到剪接位点及外显子区的所有reads,以两组的inclusion level差异大于5%和FDR不大于0.01为标准进行筛选。



rMATS在2017年11月更新了最新的4.0.1版本,运算速度相较之前的版本提升了100倍,软件详细的教程及结果说明可参考官网(http://rnaseq-mats.sourceforge.net/index.html)。


参考资料

http://www.pnas.org/content/111/51/E5593

http://rnaseq-mats.sourceforge.net/index.html


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