【基因组学】使用IGV可视化查看基因组重测序比对结果

写在前面
IGV能够将基因组的变异情况可视化，因此广泛应用于基因组学的研究中。
下面我以windows下的IGV为例，介绍一下IGV在查看基因组变异方面的应用。

一.下载

下载链接如下：https://software.broadinstitute.org/software/igv/download
和一般的软件下载情况类似，不同的是，需要在电脑上安装JAVA，这个应该难不倒各位看官老爷，因此不再赘述。

二.用户使用手册

官网的使用手册包含以下18个方面，我主要关注的是 Viewing Data和Viewing Alignments。

• User Interface
• Navigating the View
• Loading a Genome
• External Control of IGV
• Viewing the Reference Genome
• Loading Data and Attributes
• Viewing Data
• Viewing Alignments
• Viewing Variants
• Multi-Locus View
• Regions of Interest
• Sample Attributes
• Sorting, Grouping, and Filtering
• Saving and Restoring Sessions
• Server Configuration
• Motif Finder
• igvtools
• BLAT search

1. Viewing Data

1.1 Default Display

IGV的一条track代表一个样本或试验，每条track，IGV都会展示track identifier，一个或多个属性，和track数据，如图所示。

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当导入文件时，IGV会根据文件的后缀名自动识别文件。如下图所示。

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1.2 Changing the Display

1.3 Segmented Data

1.4 GWAS Data

IGV可以像曼哈顿图那样展示GWAS数据。

1.5 RNA Secondary Structure

2. Viewing Alignments

看的最多的比对文件就是下机数据比对到基因组的sam/bam文件。
导入IGV的bam要附带着它的索引文件，这个可以由samtools生成。
Tracks
当你导入bam文件时，IGV会自动搜索该路径下的索引文件。
导入bam文件后，会生成3个相关的tracks。

• Alignment Track(看单条比对reads)
• Coverage Track(看测序覆盖的深度)
• Splice Junction Track(提供跨越剪接连接的读取的另一种视角)
  默认情况下展示Alignment Track和Coverage Track。

Coverage Track
如果一个核苷酸与参考序列的差异大于20%的加权质量reads, IGV会根据每个碱基的reads数的比例赋予染色。

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• 通过右键单击跟踪并选择设置等位基因频率阈值来覆盖单个覆盖track的默认阈值。

• 要更改所有覆盖轨迹的默认值，请在视图> Preferences下的Alignments选项卡中设置覆盖等位基因-分数阈值。
  将鼠标悬停在覆盖栏上查看计数细节。从右键菜单中复制计数细节到计算机的剪贴板。

  
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Alignment Track
默认情况下，匹配参考基因组的碱基展示为灰色。碱基的插入用紫色表示，碱基的删除用黑色横线表示。

• Transparency for Mapped Reads
  注意，如屏幕截图所示，以浅灰色边框和透明或白色填充显示的对齐，其映射质量为零。
  在这种情况下，reads也映射到另一个同样好的位置。
  也有可能reads不能被唯一地放置，但其他的放置不一定能带来同样高质量的得分。

  
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• Insertions
  IGV用紫色或红色表示碱基的插入，鼠标悬浮能够看到该碱基的详细信息。

  
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• Deletions
  在有gap的reads中，IGV用黑色短线表示相对于参考基因组的删除。
  

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  Paired-End Alignments

• View As Pairs
  默认情况下，IGV显示单独的reads，因为它们紧密地打包在一起。
  从右键菜单中选择View as pairs，以如下图所示的方式显示连接两端的成对。鼠标悬停(2)也会显示在普通视图(左)的单个reads或成对读取视图(右)的成对reads。

  
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2.1 Interpreting Color by Insert Size

IGV使用不同的颜色来标志异常的插入。当你在弹出菜单中通过插入大小选择颜色对齐>时，默认的着色方案是：

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• Deletions
  单端的缺失。

  
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  双端的缺失。

  
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  在IGV中展示的结果。
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• Insertions
  单端示意图。

  
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双端示意图。

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检测到异常插入大小受片段大小的限制。读长必须足够长，以跨越插入位置，并包含两端映射到参考基因组的序列，能检测到的最大插入大小为：fragment length - (2x read length)。
IGV示意图。

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• Inter-chromosomal Rearrangement
  下面这个例子中，reads一端在染色体1上，另一端在染色体6上。

  
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2.2 Interpreting Color by Pair Orientation

成对reads的方向可用于检测结构变异事件，包括染色体倒置，复制和易位。
绿色、蓝绿色和深蓝色的阴影表示倒置、复制和易位的结构事件；不同的颜色取决于不同的平台。

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Inversions
染色体上的倒置。

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双末端测序揭示的倒置。
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在IGV上展示如下。
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Inverted Duplication
当一大段DNA被复制并以与原始序列相反的构型插入基因组时，这被称为反向复制。
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这将会有重叠的左边和右边的reads，并且有可能由覆盖深度/拷贝数所决定。
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在IGV中展示如下。
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Tandem Duplication

当一大段DNA被复制并插入到基因组中原始序列的旁边时，这被称为串联复制。

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IGV展示如下。
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Translocation on the Same Chromosome
当一大段DNA从一个位置移除并插入到其他位置时，这就是易位。
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同一染色体上的易位可通过对取向的颜色编码检测，而两个染色体之间的易位可通过插入大小的染色检测。
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2.3 Interpreting Color by Bisulfite Mode

2.4 Splice Junctions

2.5 Sashimi Plot

未完待续~

参考链接：
http://software.broadinstitute.org/software/igv/UserGuide