R 聚类热图-数据的标准化

热图(heatmap)的典型应用是简单地聚合大量数据,并使用一种渐进的色带来优雅地表现,最终效果一般优于离散点的直接显示,可以很直观地展现空间数据的疏密程度或频率高低。但也由于很直观,热图在数据表现的准确性并不能保证。

最近一直在学习转录组分析,在绘制差异表达基因热图的时候遇到了个坑?我发现的做出来的热图和别人不一样。如下图所示,图1是我的,图2是别人家的。


图1

图2

数据规范化

怎么解决呢?直接取对数吗?

取log对表达量的影响

如果对表达量去一下log10,发现10000变成了4,10变成了1,这样之前离散程度很大的数据就被集中了。


图3

Z-score标准化

聚类分析中均一化是如何计算的?
表达矩阵每行数据的各个数值减去每行数据的均值,再除以每行数据的标准差。

Z 值 = (X - µ) / σ
其中,X = 标准化的随机变量, µ = 样本均值, σ = 样本标准差。

详细的数据规范化(归一化)、及Z-score标准化可参考教程https://blog.csdn.net/weixin_38706928/article/details/80329563

pheatmap绘制聚类热图

准备工作

关于R环境搭建可参考教程,【R语言入门】R语言环境搭建 - 简书

#安装pheatmap
if (!requireNamespace("pheatmap", quietly = TRUE))
  install.packages("pheatmap")

#加载R包
library(pheatmap)

#设置工作目录
setwd("C:/Users/23696/Desktop/")

sample_info = c("CK_0_1" ,"CK_0_2" , "CK_0_3","CK_30_1" ,"CK_30_2" ,"CK_30_3","HA_0_1" , "HA_0_2" , "HA_0_3" , "HA_30_1", "HA_30_2" ,"HA_30_3")

#读取数据
#header=T第一行作为表头
#row.names = 1第一列作为列名称
data = read.table("./test.txt",header=T,sep = "\t",row.names = 1)

图4 数据

绘制热图

#取出需要作图的列
data = data[,sample_info]


# 构建样本分类数据
# 列分列类要与列数相同,行分类同理
sample_calss=c(rep('CK_0',3),
               rep('CK_30',3),
               rep('HA_0',3),
               rep('HA_30',3))

annotation_c <- data.frame(sample_calss)
rownames(annotation_c) <- colnames(data)

#data = log2(data+1)加1防止0出错
#data = log2(data+1)

pheatmap(data,
         cluster_rows = T, #行聚类
         cluster_cols = T, #列聚类
         show_rownames = F,
         show_colnames = T,
         annotation_col = annotation_c, #添加分类图例
         scale = "row", #对行标准化,这一步很重要
         cellwidth = 40, #设置小格子的宽
         #cellheight = 1, #设置小格子的高
         border= F, #不显示小格子的边框
         #angle_col = "45",#列名称旋转45°
         color = colorRampPalette(c("#00FF00","#000000","#FF0000"))(100), # 热图基准颜色
         main = "差异表达基因聚类热图"
)

通过一些数学函数,将原始值进行映射。该方法包括log、指数、正切等。当变量是正偏态分布的时候,选用log对数。是否取对数可根据自己的需求。

ps:生信小白一枚。内容仅供参考,和谐交流 ,欢迎大佬指导,也欢迎大家一起学习。

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