做研究用hg19orhg38基因组?一行代码将bw转hg38

有没有想过这个问题:做研究的时候该用hg19还是hg38基因组?


人类基因组版本现状

对于同一个物种,数据库中存在不同的基因组版本,以人类(Homo Sapiens)为例,UCSC基因组浏览器中有多个版本:Dec. 2013 (GRCh38/hg38)、Feb. 2009 (GRCh37/hg19)、Mar. 2006 (NCBI36/hg38)等,括号前面的是组装(Assembly)日期。是不是有点惊讶!都2022年了,默认的基因组还是9年前的,更令人惊讶的是,好多网站现在默认使用的还是hg19,也就是13年前的基因组版本,更离谱的是,GEO数据库中存在大量hg19,甚至hg18的数据集。那么在GEO数据挖掘的在日常工作中,经常会遇见以下两种场景:

1)hg19 -> hg38,例如文献中使用的是hg19,你自己的测序数据是hg38

2)hg38 -> hg19,例如你师兄的师兄留给你的数据是hg19,而文献是hg38

解决方案:UCSC提供的一个工具liftover


Liftover简介

http://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgLiftOver

将不同版本的染色体上的位置一一对应,官方定义为:This tool converts genome coordinates and genome annotation files between assemblies.

不难想象,该工具至少需要3个参数:hg19的坐标文件,hg38的坐标文件,以及两者之间关系的数据库文件(chain文件)


bw文件简介

bw文件是bigwig的缩写,存储了坐标及对应信号信息。然而,bw是一种二进制文件,不能用liftover直接处理。因此,要将hg19基因组的bw文件转成hg38,需要找个代理,这个代理就是bedgraph文件,包含4列,例如

chr1 100 200 5.2

表示:1号染色体100到200区域中的信号是5.2

bedgraph格式可以被liftover直接处理。

图1. 转换示意图


转换代码

前人栽树后人乘凉,python CrossMap可以直接处理bw文件的转化问题。

因此一行代码的转化过程如下:

1,安装CrossMap

pip install CrossMap

2,下载hg19-hg39转化对应的数据库文件

http://hgdownload.cse.ucsc.edu/goldenpath/hg19/liftOver/hg19ToHg38.over.chain.gz

3,一行代码转化

CrossMap.py bigwig hg19ToHg38.over.chain input.bw output.bw


然后就可以导入到IGV进行查看和比较了。

当然,也可以逐步进行

bigWigToBedGraph input.bw input.bedGraph

liftOver input.bedGraph hg19ToHg38.over.chain input_hg38.bedgraph

fetchChromSizes hg38 > hg38.chrom.sizes

sort -k1,1 -k2,2n input_hg38.bedgraph > input_hg38.sorted.bedgraph

bedGraphToBigWig input_hg38.sorted.bedgraph hg38.chrom.sizes output.bw


其中bigWigToBedGraphfetchChromSizesbedGraphToBigWig都可以在UCSC下载

http://hgdownload.soe.ucsc.edu/admin/exe/linux.x86_64/


最后,让我们来检验下hg19和hg38的转换效果吧:

图2. Hg19可视化

3. Hg38可视化

一模一样,肉眼看不出差别,说明结果正确。

注意:有些位点没有对应关系的话,会转化失败,因此最佳解决方案还是使用hg38基因组从原始数据重新处理。


回答开头的问题:

现在包括UCSCTCGAEnsembl等大型数据库均以hg38作为默认基因组,因此,用hg38就对了,还在用hg19的研究者,请赶紧升级

数据分析的时候,一定要看清楚,网上的数据到底是hg38还是hg19!因为除了大型数据库外,其他的小型数据库、网站经常是发了文章就不再更新,甚至是发了文章6个月以后就找不到那种,一定要“三思而后行”,避免浪费时间!

微生信助力发文章,谷歌引用590+,知网引用450+


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