Запросить гены внутри регионов - PullRequest
Новая
       33

Запросить гены внутри регионов

0 голосов
/ 02 мая 2018

Я хочу получить гены, которые присутствуют в ряде регионов. Скажем, у меня есть файл постели с такими позициями запроса, как: 

1     2665697     4665777      MIR201
1    10391435    12391516      MIR500
1    15106831    17106911      MIR122
1    23436535    25436616      MIR234 
1    23436575    25436656      MIR488

Я бы хотел получить гены, попадающие в эти регионы.

Я пытался использовать biomaRt , и bedtools пересекаются, но вывод, который я получаю, представляет собой список генов, соответствующих всем регионам, а не один за другим, как требуется вывод, который я хотел бы получить, был бы генами в каждой строке, но в отдельных строках, если бы я выполнял одну область запроса за раз. По сути, я хочу знать, какие гены попадают в каждый регион, но все же могу определить, какие гены попадают в какие регионы.

Что я делаю, так это то, что из области обнаруженной микроРНК я расширяю область генома вверх и вниз, так что я получаю соседние гены из этой микроРНК. Я использую окна 1 миллион баз вверх и вниз. Это будет работать только для одного запроса, но, как сделать много запросов с biomaRt или много пересечений с bedtools, так что я получаю что-то вроде: 

1     2665697     4665777      MIR201      GENEX, GENEY, GENEZ...
1    10391435    12391516      MIR500      GENEA, GENEB, GENEC...
1    15106831    17106911      MIR122
1    23436535    25436616      MIR234 
1    23436575    25436656      MIR488

Это означает, что GENEX, GENEY и GENEZ находятся в пределах 1: 2665697-4665777, с MIR201, расположенным посередине, так как эта область вычисляется как вычитание 1 миллиона б.п. для sart и прибавление 1 миллиона б.п. к конечной позиции.

Я в некоторой степени определяю соседние гены из каждой miRNA для сравнения внутри вида, но я не понимаю, как опрашивать несколько регионов по отдельности, используя biomaRt или bedtools .

Любая помощь?

Ответы [ 2 ]

0 голосов
/ 03 мая 2018

Тот же подход, что и @ Jimbou без tidyverse : 

library(biomaRt)

# data
d <- read.table(text = "1     2665697     4665777      MIR201
1    10391435    12391516      MIR500
1    15106831    17106911      MIR122
1    23436535    25436616      MIR234 
1    23436575    25436656      MIR488")

# specify the database
ensembl = useMart("ensembl", dataset = "hsapiens_gene_ensembl")

# loop through rows, get genes, then paste with collapse,
# and finally bind back with data d.
res <- cbind(
  d,
  genes = apply(d, 1, function(i){
    x <- getBM(attributes=c("external_gene_name"), 
               filters = c("chromosome_name" , "start", "end"), 
               values = list(i[1], i[2], i[3]), 
               mart = ensembl)
    # keeping only 3 genes, as output is too long.
    # In your case remove below line
    x <- head(x, 3)

    # return genes, comma separated
    paste(x$external_gene_name, collapse = ",")
  })
)

res
#   V1       V2       V3     V4                       genes
# 1  1  2665697  4665777 MIR201 TTC34,AC242022.1,AL592464.2
# 2  1 10391435 12391516 MIR500   AL139424.2,PGD,AL139424.1
# 3  1 15106831 17106911 MIR122      KAZN,TMEM51-AS1,TMEM51
# 4  1 23436535 25436616 MIR234       ASAP3,E2F2,AL021154.1
# 5  1 23436575 25436656 MIR488       ASAP3,E2F2,AL021154.1
0 голосов
/ 03 мая 2018

Вы можете попробовать biomart & tidyverse решение 

library(biomaRt)
library(tidyverse)
# specify the database
ensembl = useMart("ensembl",dataset="hsapiens_gene_ensembl")

# queries per row
res <- d %>% 
  split(1:nrow(.)) %>% 
  map(~getBM(attributes=c("external_gene_name", "chromosome_name", "start_position", "end_position"), 
             filters = c("chromosome_name" , "start", "end"), 
             values = list(.$V1, .$V2, .$V3), 
             mart = ensembl))


# plot the results for the first element to check the overlapping genes
plot(data.frame(unlist(d[1, 2:3]), nrow(res$`1`)), type="l", col=2, lwd =3,
     ylim = c(0, nrow(res$`1`)),
     xlim=unlist(d[1, 2:3])+c(-100000,100000))
res$`1` %>% 
  gather(k,v,-external_gene_name,-chromosome_name) %>% 
  arrange(external_gene_name) %>% 
  mutate(n=rep(1:(n()/2),each=2)) %>% 
  split(.$n) %>% 
  map(~with(.,lines(cbind(v, n), type="l", lwd =3)))

enter image description here

# transform the data in your expected data.frame
res %>% 
  map(~transmute(.,new=paste(external_gene_name, collapse="," )) %>% 
        slice(1)) %>% 
  bind_rows() %>% 
  bind_cols(d,.) %>% 
  as.tibble()
# A tibble: 5 x 5
     V1       V2       V3    V4    new                                                                                                               
  <int>    <int>    <int> <fct>  <chr>                                                                                                             
1     1  2665697  4665777 MIR201 TTC34,AC242022.1,AL592464.2,AL592464.1,AL589702.1,ACTRT2,LINC00982,PRDM16,MIR4251,AL008733.1,AL512383.1,AL590438.~
2     1 10391435 12391516 MIR500 AL139424.2,PGD,AL139424.1,CENPS-CORT,CENPS,CORT,DFFA,AL354956.1,PEX14,RN7SL614P,CASZ1,AL139423.1,HSPE1P24,C1orf12~
3     1 15106831 17106911 MIR122 KAZN,TMEM51-AS1,TMEM51,C1orf195,AL035405.1,AL391094.1,FHAD1,AL031283.2,AL031283.3,AL031283.1,EFHD2,CTRC,CELA2A,CE~
4     1 23436535 25436616 MIR234 ASAP3,E2F2,AL021154.1,ID3,MDS2,AL451000.1,RPL11,ELOA,ELOA-AS1,PITHD1,LYPLA2,GALE,HMGCL,FUCA1,CNR2,BTBD6P1,AL59060~
5     1 23436575 25436656 MIR488 ASAP3,E2F2,AL021154.1,ID3,MDS2,AL451000.1,RPL11,ELOA,ELOA-AS1,PITHD1,LYPLA2,GALE,HMGCL,FUCA1,CNR2,BTBD6P1,AL59060~

А если вам нужны все данные, вы также можете попробовать решение purrr. Преимущество: вывод Biomart сохраняется в списке и не теряется. 

d %>% 
  nest(-V4) %>% 
  mutate(biomart=map(data, ~getBM(attributes=c("external_gene_name", "chromosome_name", "start_position", "end_position"), 
             filters = c("chromosome_name" , "start", "end"), 
             values = list(.$V1, .$V2, .$V3), 
             mart = ensembl)),  
           Genes = map(biomart, ~paste(.$external_gene_name, collapse = ","))) %>% 
  unnest(Genes, data)
# A tibble: 5 x 6
  V4     biomart                Genes                                                         V1     V2     V3
  <fct>  <list>                 <chr>                                                      <int>  <int>  <int>
1 MIR201 <data.frame [43 x 4]>  TTC34,AC242022.1,AL592464.2,AL592464.1,AL589702.1,ACTRT2,~     1 2.67e6 4.67e6
2 MIR500 <data.frame [72 x 4]>  AL139424.2,PGD,AL139424.1,CENPS-CORT,CENPS,CORT,DFFA,AL35~     1 1.04e7 1.24e7
3 MIR122 <data.frame [101 x 4]> KAZN,TMEM51-AS1,TMEM51,C1orf195,AL035405.1,AL391094.1,FHA~     1 1.51e7 1.71e7
4 MIR234 <data.frame [62 x 4]>  ASAP3,E2F2,AL021154.1,ID3,MDS2,AL451000.1,RPL11,ELOA,ELOA~     1 2.34e7 2.54e7
5 MIR488 <data.frame [62 x 4]>  ASAP3,E2F2,AL021154.1,ID3,MDS2,AL451000.1,RPL11,ELOA,ELOA~     1 2.34e7 2.54e7
...