RNA-seq 数据处理(二)StringTie 转录本组装

StringTie 是用于 RNA-seq 的转录本组装和定量软件。

本文只是个笔记记录,更详细的内容还是要看说明书。

StringTie: Transcript assembly and quantification for RNA-Seq


1. 输入文件

StringTie takes as input a SAM, BAM or CRAM file sorted by coordinate (genomic location). 

其中,TopHat 的输出文件已经是排序的,而 HISAT2 的输出文件需要进行排序,HISTA2 处理测序得到的 fq 文件的流程见:

RNA-seq 数据处理(一)HISAT2 序列比对

假定这一步得到的输出文件为 test_sort.bam,然后进一步下一步。

2. 命令行格式及命令选项

默认的命令行格式如下:

stringtie   [-o <output.gtf>]    [other_options]    <read_alignments.bam>

常用参数描述

-o        # 后跟输出 gtf 文件名,可以指定完整目录,将输出 assembled 转录本;

-G        # 后跟注释文件,需要 GTF 或 GFF3 格式;输出将包括表达的 ref transcripts 和其它新的转录本,该选项配合 -B、-b、-e、-C 使用;

-A         # 后跟 tab 文件名,在给定输出文件中报告基因丰度;

-B        # 该选项允许输出包含 reference transcripts 覆盖数据的 *.ctab 文件;

-b        # 后跟目录,同 -B 一样,允许输出 *.ctab 文件,但这些文件将在 -b 指定的目录下创建,而非 -o 指定的目录下;

-C        # 后跟一个 gtf 文件名,输出一个具有给定名称的文件,包含 reference transcripts 中被全覆盖的所有转录本;

-e         # 允许进行表达估计,将估计 -G 选项指定的转录本的覆盖率,只统计可以匹配-G提交的参考 gtf 中的转录本,不再对新的转录本做预测;

-m       # 设置预测转录本的最小长度,默认为 200;

-p         # 线程数,默认为1;

-l          # 设置输出转录本的前缀,默认为 STRG;

举例:

指定 8 个线程运行,输入文件为 test_sort.bam,组装的转录本输出文件为 test.gtf,转录丰度输出文件为 test.tab,不再预测新的转录本。

stringtie    -p   8   -o   test.gtf  -B  -e  -A   test.tab   -G   ref.gtf   test_sort.bam

如果不需要寻找新的转录本,记得加 -e,否则可能会影响 reference 中转录本的统计。

3. 结果文件解读

首先看一下 -o 输出的组装的转录本 gtf 文件。

下图为文件的第 1 到 8 列:

下图为文件的第 9 列:

从第一列到第九列分别为:

seqname: 染色体名;

source: GTF文件的来源;

feature: 类型,比如:exon, transcript, mRNA, 5'UTR;

start: 起始位置;

end: 终止位置;

score: A confidence score for the assembled transcript.

strand: 方向;

frame: Frame or phase of CDS features.

attributes: 以分号分隔的 tag-value pairs 列表,提供了每个 feature 的详细信息;


另一个是 -A 指定的基因丰度的表格,这个表格简单直接;

FPKM(Fragments Per Kilobase of exon model per Million mapped fragments):比对到的某个基因的Fragment数目,除以基因的长度,其比值再除以所有基因的总长度。注意,严格来讲,这里的基因长度是指基因外显子的总长度。

TPM(Transcripts Per Kilobase of exonmodel per Million mapped reads):与FPKM不同的地方在于,其基因的比值是再除以(基因的总数目/基因的总长度)。因此,其得到的结果是一个相对的比值。推荐使用。

4. 合并得到非冗余转录本(可选)

如果在上一步骤没有指定 -e,即寻找了新的转录本,这一步可以可以增加 merge 再跑一遍,流程如下图所示:

stringtie    --merge    -p    4    -G    ref.gtf     -o    merged.gtf       mergelist.txt

而后再重新跑一遍 stringtie;

stringtie -p   8  -o   test.gtf  -B  -e  -A   test.tab   -G    merged.gtf     test_sort.bam

而后进行差异表达基因的分析。

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