circos 学习手册(十)

highlights(一)

1. wedge highlights

高亮是一种特殊的轨迹类型,用于高亮显示图形区域

高亮是定义在 <highlights> 块中,其图形与 <plots> 块不同之处在于

  • 高亮显示在任何网格和其他数据的下方
  • 高亮可以自动锁定在 ideograms 的径向范围内

事实上,高亮可以在图像的任何位置绘制彩色切片,这些切片包括半径的起始/终止,基因组位置的起始/终止。

使用高亮可以突出基因组区域,指定区域的模糊,甚至可以以同心圆的方式绘制另一个物种的 ideograms

如果要在数据上方高亮,可以在 <plot> 块中设置 type=highlight

1.1 wedge VS ideograms 高亮

wedge 高亮具有灵活的径向起始开始位置,由 r0r1 定义

ideograms 高亮是突出显示在其内部,如果绘制了条带,会出现在条带的上方

1.2 定义高亮

高亮需要在外部文件中定义,必须至少包含 3 个字段,第 4 个可选字段定义每个高亮的格式

例如,一个简单的高亮文件可能包含诸如

# genes.txt
...
hs1 1298972 1300443
hs1 1311738 1324571
hs1 1397026 1421444
hs1 1437417 1459927
...

<highlights> 块中定义高亮格式,以及文件

在下面的例子中,使用的高亮数据文件 genes.txt,使用的是基因转录区域定义的高亮,在图中绘制了 3

<highlights>

z          = 0
fill_color = green

<highlight>
file       = data/3/genes.txt
r0         = 0.6r
r1         = 0.8r
</highlight>

<highlight>
file       = data/3/genes.txt
r0         = 0.7r
r1         = 0.75r
z          = 5
</highlight>

<highlight>
file       = data/3/genes.txt
r0         = 1.1r
r1         = 1.15r
fill_color = blue
stroke_color = dblue
stroke_thickness = 2
</highlight>

</highlights>

首先,所有高亮设置都是在 <highlights> 块内,每个 highlight 都可以设置其自己的参数

这些参数的优先级是依次升高为

  1. <highlights>
  2. <highlight>
  3. 数据文件

因此,如果在数据文件中定义的高亮格式为红色填充色,那么这个值将会覆盖在<highlights> 块或 <highlight> 块中设置的其他填充颜色

image.png

1.3 高亮径向位置

你想要控制的高亮,主要是通过径向位置的起始和终止位置

通常设置是 r0(内径)和 r1(外径)两个参数

这两个参数的相对大小(r)是相对于 ideogram 的半径,绝对大小距离图片中心的是像素点(p)大小

相对径向位置能够根据图像的尺寸自动调整,如

r0 = 0.5r
r1 = 0.75r

将突出显示径向位置设置为内部 ideogram 半径的 0.5-0.75

如果 r0,r1 > 1,高亮将会显示在 ideogram 外部

也可以混合相对值和绝对值

r0 = 0.5r
r1 = 1r-25p

会从 ideogram 半径的 50% 一直绘制到 半径 - 25 个像素的位置

当你希望以不同比例显示图像时,恒定的边距可能比相对大小更有意义

1.4 z-depth

每个高亮是由数据文件的每行指定,表示的是每条染色体上基因组起点和终点位置

高亮是独立绘制的,可以通过指定高亮的 z-depth 值来控制是否优先绘制

事实上,可以为 circos 的每个数据结构指定 z-depth 值,以控制在绘制元素的优先级

在上面的例子中,我们设置了

z = 0

默认值是 0,而在第二个 <highlight> 块中,设置了 z = 5,由于这个块的深度更高,因此它将绘制在第一个 <highlight> 块的上方

而实际发生的情况是,第一个 <highlight> 块先绘制,然后再绘制第二个<highlight> 块,重叠的地方会被覆盖

所以,在图上看到的是第一个 <highlight> 块绘制的绿色高亮中有一小圈红色的高亮

1.5 highlight 格式

下面的参数可以控制高亮格式:

  • r0 -高亮的内径
  • r1 -高亮的外径
  • offset -同时应用于 r0r1 的偏移量
  • fill_color -高亮切片颜色
  • stroke_color -高亮边框的颜色,设置了 stroke_thickness 才绘制
  • stroke_thickness -高亮边框的厚度
  • z -深度值,控制高亮绘制顺序
  • ideogram -切换高亮的位置到 ideogram

2. 高亮参数 —— 嵌入数据文件

下面介绍如何在数据文件中设置高亮参数

2.1 格式化基因列表

使用上面提到的数据 gene.txt,分别为每一行添加随机填充颜色

对于红色的条目,将其径向位置调整为比其他颜色更靠近圆心

对于蓝色的条目,调整参数使其不在圆圈内

hs1 1298972 1300443 fill_color=blue
hs1 1311738 1324571 fill_color=red,r0=0.6r,r1=0.6r+50p
hs1 1397026 1421444 fill_color=green,r0=1.1r,r1=1.15r
hs1 1437417 1459927 fill_color=green,r0=1.1r,r1=1.15r
hs1 1540746 1555847 fill_color=yellow
hs1 1560962 1645635 fill_color=purple
hs1 1624179 1645623 fill_color=grey
image.png

类似地,其他高亮参数都可以在数据文件中设置

3. 高亮参数 —— 使用 z-depth

z-depth 能够控制高亮的绘制顺序,如何设置该参数非常重要

3.1 避免阻塞

如果你的图中有大量的不同大小的高亮重叠,则较小的高亮有可能会被大的高亮图形覆盖

为了避免这种情况,建议将 z-depth 参数设置为与 highlight 大小成反比,以便按照降序绘制高亮

1. 先来看看随机高亮数据文件,不设置 z-depth

# random.highlights.txt
hs1 1725862 8379128 fill_color=chr7
hs1 4080887 11075336 fill_color=chr8
hs1 5183662 14345280 fill_color=chr10
hs1 10044837 11066617 fill_color=chr1
hs1 10565297 13980978 fill_color=chr4
hs1 11557401 23262460 fill_color=chr13
hs1 12870075 25724192 fill_color=chr15
hs1 13920706 18409477 fill_color=chr5
hs1 25404101 33003848 fill_color=chr8

...
image.png

2. 现在我们根据区间大小设置 z-depth 的值:

  • z = 100-100*size/max(size).

size 为每个区间长度, max(size) 为最大长度

hs1 1725862 8379128 fill_color=chr7,z=68
hs1 4080887 11075336 fill_color=chr8,z=66
hs1 5183662 14345280 fill_color=chr10,z=55
hs1 10044837 11066617 fill_color=chr1,z=95
hs1 10565297 13980978 fill_color=chr4,z=84
hs1 11557401 23262460 fill_color=chr13,z=43
hs1 12870075 25724192 fill_color=chr15,z=37
hs1 13920706 18409477 fill_color=chr5,z=78
hs1 25404101 33003848 fill_color=chr8,z=63
...
image.png

从第二条轨迹,也就是内圈,可以看出,有些在外圈被覆盖的区域显示出了颜色

3. 通过设置高亮的径向位置来避免遮挡

通过设置不同的 r0r1 的值

r0 = 0.4r - 200*k 
r1 = 0.4r + 200*k
k = size/max(size)
hs1 1725862 8379128 fill_color=chr7,z=68,r0=0.4r-65.3669p,r1=0.4r+65.3669p
hs1 4080887 11075336 fill_color=chr8,z=66,r0=0.4r-68.719p,r1=0.4r+68.719p
hs1 5183662 14345280 fill_color=chr10,z=55,r0=0.4r-90.011p,r1=0.4r+90.011p
hs1 10044837 11066617 fill_color=chr1,z=95,r0=0.4r-10.0388p,r1=0.4r+10.0388p
hs1 10565297 13980978 fill_color=chr4,z=84,r0=0.4r-33.5584p,r1=0.4r+33.5584p
hs1 11557401 23262460 fill_color=chr13,z=43,r0=0.4r-115p,r1=0.4r+115p
hs1 12870075 25724192 fill_color=chr15,z=37,r0=0.4r-126.289p,r1=0.4r+126.289p
hs1 13920706 18409477 fill_color=chr5,z=78,r0=0.4r-44.1012p,r1=0.4r+44.1012p
hs1 25404101 33003848 fill_color=chr8,z=63,r0=0.4r-74.6659p,r1=0.4r+74.6659p
image.png

从最内圈可以看到,不同大小的区域,其径向位置不再固定,层次更加分明。

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