ChIP-seq结果绘图经典R包-ChIPseeker

导语

GUIDE ╲

ChIPseeker包的原创者是南方医科大学Y叔大佬，设计的最初目的是用于ChIP-seq数据的macs peak calling结果分析以及结果可视化，后来逐渐也适用于相关的peak分析（ATAC-seq，DNase-seq）。

背景介绍

今天小编给大家带来的是ChIP-seq数据分析中必备的R包--ChIPseeker的使用解读！首先来简单介绍一下什么是ChIP-seq:

染色质免疫共沉淀技术（Chromatin Immunoprecipitation，ChIP）也称结合位点分析法，是研究体内蛋白质与DNA相互作用的有力工具，通常用于转录因子结合位点或组蛋白特异性修饰位点的研究。将ChIP与第二代测序技术相结合的ChIP-Seq技术，能够高效地在全基因组范围内检测与组蛋白、转录因子等互作的DNA区段。

使用MACS软件通过一定的算法原理，在测序比对结果中识别出有意义的peak。ChIPseeker包的作用就是对这一步产生的peak进行注释和分析，并且进行可视化。

ChIPseeker包的另一个强大之处在于它的通用性，可以应用于多种数据的peak注释，还可以应用于lncRNA的注释。关于ChIPseeker更详细的背景介绍可以进入：

https://www.bioconductor.org/packages/release/bioc/vignettes/ChIPseeker/inst/doc/ChIPseeker.html

ChIPseeker的安装

ChIPseeker包可以通过bioconductor去安装（小编之前在安装的时候频繁报错，最后发现是网络问题...）

if (!requireNamespace("BiocManager", quietly = TRUE))
    install.packages("BiocManager")
BiocManager::install("ChIPseeker")
BiocManager::install("TxDb.Hsapiens.UCSC.hg38.knownGene") 
library(ChIPseeker)
#加载人基因组注释包
require(TxDb.Hsapiens.UCSC.hg38.knownGene)

ChIPseeker的使用

01

数据读取

在这里我们依然用ChIPseeker包中自带的数据去做实例

files <- getSampleFiles()
files
##读取peak
peak <- readPeakFile(files[[1]])
#使用getPromoters函数，确定上下游，准备好窗口
pro <- getPromoters(TxDb=txdb,upstream=3000, downstream=3000)
#getTagMatrix函数，把peak比对到窗口，并生成矩阵
tag <- getTagMatrix(peak, windows=pro)

02

可视化部分

首先查看peak在全基因组上的分布

covplot(files[[1]])

用tagHeatmap对窗口进行可视化，绘制热图

tagHeatmap(tag, xlim=c(-3000, 3000),color="blue")

通过plotAvgProf函数绘制峰在转录起始区域结合的平均强度

plotAvgProf(tag, xlim=c(-3000, 3000),
            xlab="Genomic Region (5'->3')", ylab = "Read Count Frequency")

03

可视化基因组注释

为了根据基因组特征注释给定峰的位置，annotatePeak将峰分配给输出的“注释”列中的基因组注释，其中包括峰是在TSS、外显子、5’UTR、3’UTR、内含子还是基因间。

peakAnno <- annotatePeak(files[[1]], tssRegion=c(-3000, 3000), TxDb=txdb, annoDb="org.Hs.eg.db")
##饼图形式
plotAnnoPie(peakAnno)

plotAnnoBar(peakAnno)#柱状图形式

通过upsetplot函数和 vennpie交叉使用，可以实现更全面的注释结果展示

library(ggimage)
library(ggupset)
upsetplot(peakAnno, vennpie=TRUE)

小编总结

ChIPseeker作为一个功能强大表观基因组富集分析包，应用范围不局限于ChIP-seq，还可以扩展到其他各种peak的注释和lncRNA的注释，它的可视化功能也是十分强大。相信小伙伴们也对它有了更深刻的了解！