发酵支原体感染介导的坏死神经元细胞死亡的转录组分析

鉴定与发酵分枝杆菌感染介导的坏死神经元细胞死亡相关的RNA-Seq分析
本文作者:2020级生物信息国重班何思成
RNA-Seq基础分析流程参考:http://ftp.genek.cn:8888/20220919_mjvlyt/%E8%BD%AC%E5%BD%95%E7%BB%84%E5%9F%BA%E7%A1%80%E5%88%86%E6%9E%901014.pdf

参考的文献资料:Transcriptome analysis of necrotic neuronal cell death mediated by M. fermentans infection
Accession:PRJNA900032 ID: 900032
Data Type:Raw sequence reads
Submission:Registration date: 10-Nov-2022 Seoul national university
一. 相关研究背景
关于发酵支原体感染介导的坏死神经元细胞死亡相关的差异表达基因,相关NCBI上显示的文章并没有详细介绍,但研究人员经分离RNA构建文库,按照illumina测序后获得了三组测序库,其测序后,我将通过生物信息学方法和技术对三组RNA-Seq进行基因表达差异分析(三组技术重复,没有生物学重复)

这一部分是Linux的关键代码操作

SRA数据库显示的数据如下


image.png

下载原始数据sra

kingfisher get -r SRR22252649 -m ena-ftp aws-cp aws-http prefetch

下载参考基因组数据

wget https://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/all/GCF/000/001/405/GCF_000001405.40_GRCh38.p14/GCF_000001405.40_GRCh38.p14_genomic.fna.gz
wget https://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/all/GCF/000/001/405/GCF_000001405.40_GRCh38.p14/GCF_000001405.40_GRCh38.p14_genomic.gff.gz

处理SRA文件并解压

 fastq-dump --split-files --gzip SRR22252649.sra
##因为是双端测序所以加上--split-files,gzip压缩处理更方便

质控过滤

fastp -i SRR222526${k}_1.fastq.gz -I SRR222526${k}_2.fastq.gz -o ../after-fastp/report${k}_1.fastq.gz -O ../after-fastp/report${k}_2.fastq.gz  -h ../after-fastp/report${k}.html -j ../after-fastp/report${k}.json

处理参考基因组

seqtk seq -l 60  GCF_000001405.40_GRCh38.p14_genomic.fna.gz>gene.fa
##将参考基因组处理为每行60个碱基
gunzip GCF_000001405.40_GRCh38.p14_genomic.gff.gz
gffread -T -o genes.gtf GCF_000001405.40_GRCh38.p14_genomic.gff
##gff转为gtf

为参考基因组构建索引

 nohup bwa index ../21.mapping/Gene.fa -p bwa_index &
##后台运行

比对到参考基因组,sam转为bam

samtools faidx Gene.fa
samtools view -bhS -t Gene.fa.fai -o Gene.bam BM1.sam

表达定量

nohup Rscript ~/hesic/10.software/RunFeatureCounts/run-featurecounts.R -b  Gene.bam -g ~/hesic/rna/genes.gtf -f exon -a gene_id -o Gene_1 -s 2 &

#看一下log文件截图,count文件截图

合并成表达矩阵

ls ../count/use_count/*.count > genes.quantfiles.txt #将所有生成的*count文件路径打印到txt文件中,方便下一步操作
 perl ../10.software/RunFeatureCounts/abundance_estimates_to_matrix.pl --est_method featureCounts --out_prefix gene --quant_files genes.quantfiles.txt
使用这个perl程序(这个是基因课老师教的,具体来源我也不知道)合并成表达矩阵

差异表达分析

 perl /pub/software/trinityrnaseq-v2.11.0/Analysis/DifferentialExpression/run_DE_analysis.pl --matrix ../gene.counts.matrix --method edgeR --dispersion 0.4 --samples_file ../hm_info.txt --contrasts ../contrast.txt
##没有生物学重复,自行设置dispersion 0.4
 head -1 1v2gene.DE_results >./merge.DE_results
cat ./*.DE_results |grep -v "^sampleA" >>merge.DE_results

下面是Rstudio的关键代码操作

导入我的样本收集表
(其中hum_info.txt的内容是gene1 vs gene2,gene2 vs gene3, gene1 vs gene3)

library(tidyverse)
read.table(file = "~/hesic/hm_info.txt") %>%
  rename( V1= "group",  V2= "sample") -> sample_info
sample_info

导入表达矩阵

gene_exp = read.table(file = "~/hesic/gene.TMM.TPM.matrix")

简单查看相关系数(如下图)

sample_cor = round(cor(gene_exp),digits = 7)
sample_cor
image.png

绘制热图分析

library(pheatmap)
pheatmap(sample_cor,
         cluster_cols = F,
         cluster_rows = F,
         cellwidth = 90,
         cellheight = 90,
         border_color= "white",
         fontsize = 9,
         angle_col = 90,
         display_numbers = T,
         fontsize_number = 4         
         )
image.png

查看基因距离层次

plot(hclust(dist(t(gene_exp))))
image.png

主成分分析(如下图)

library(PCAtools)
p1 = pca(gene_exp,removeVar = 0.3,metadata =sample_info)
screeplot(p1)  ##查看各个成分之间的解释度
biplot(p1,
       x="PC1",
       y="PC2",
       colby = "group",
       legendPosition = "right",
       hline = 1,vline = 1,
       encircle = T)
image.png

差异基因探索

deg_files = list.files(path = "~/hesic/31_analysis/",
            pattern = "DE_results$",
            full.names =T)
deg_files

##读取一个差异基因分析结果
deg_results = read.table(file = deg_files[1]) %>%    
  rownames_to_column(var = "gene_id")
deg_results

##使用for循环结构批量读取差异基因分析结果
for(i in 2:length(deg_files)) {
  d =read.table(file = deg_files[i])%>%
    rownames_to_column(var = "gene_id")
  deg_results = bind_rows(deg_results,d)

统计差异基因数目(如下图)

library(tidyverse)
select(deg_results,gene_id,sampleA,sampleB,logFC, logCPM, PValue ) %>%
  mutate(direction = if_else(abs(logFC) < 1, 'NS',
                             if_else(logFC >= 1,'Up','Down'))) ->deg_results
##分组统计
filter(deg_results,direction != 'NS') %>%
  group_by(sampleA,direction) %>%
  summarise(count = n())
image.png

火山图代码

library(EnhancedVolcano)
EnhancedVolcano(
  toptable = my_deg_gm,
  lab = my_deg_gm$gene_id,
  selectLab = key_gene,
  x = "logFC",
  y = "logCPM",
  FCcutoff = 2,
  pCutoff = 0.01

)
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 217,542评论 6 504
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,822评论 3 394
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 163,912评论 0 354
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,449评论 1 293
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,500评论 6 392
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,370评论 1 302
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,193评论 3 418
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 39,074评论 0 276
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,505评论 1 314
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,722评论 3 335
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,841评论 1 348
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,569评论 5 345
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,168评论 3 328
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,783评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,918评论 1 269
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,962评论 2 370
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,781评论 2 354

推荐阅读更多精彩内容