使用LocusZoom绘制Regional plot详解 – GWAS可视化

Locuszoom是一款非常好用的绘制region plot的软件,是GWAS研究中的必备软件之一。

Regional plot示例: https://my.locuszoom.org/gwas/881707/region/?chrom=3&start=45634967&end=46034967

Regional plot:横轴为染色体位置,左边纵轴为-log10(p),marker的颜色表示与leading SNP 的LD的大小,右侧纵轴则表示重组率。下方还标有gwas catalog中已知的与疾病相关的hit,以及该区域中基因的范围。该图主要用来用于精确定位因果SNP。

locuszoom官网: http://locuszoom.org/

该软件提供有最初的网页版(底层还是命令行版本),近来新发布的网页交互版(基于JavaScript),以及单独可下载的linux命令行版本(基于R/Python)。

网页版方便直接,命令行自定义程度更高。

本文以命令行版本为基础简要介绍locuszoom的使用方法,同时与网页版一一对照来方便理解与使用。

本文目录:

1. 命令行版本简介与软件与参考数据准备(**只看网页版的话可以跳过 1**)
2. 输入文件格式 
3. 指定绘制的区间范围
4. 指定LD文件,族裔群体,参考基因组版本
	**-》以上内容对应的网页版本**
5. 批量模式 ! Batch mode(命令行版本的优势所在)
	**-》批量模式对应的网页版本**
6. 自制LD文件
7 额外功能
	7.1指定多个参考SNP
	7.2 使用GWAS catalog进行注释
	7.3 精确定位的可信集
	7.4 对多个SNP的注释
	7.5 绘制额外的BED文件轨道
参考url

使用方法:

  1. 命令行版本简介 与 软件与参考数据准备 (只看网页版的话可以跳过 1

命令行版本总体上与网页版一一对应,但可自定义设置的程度更高,目前仅支持linux版本,windows和mac用户只能使用网页版或通过虚拟机。

下载地址:https://github.com/statgen/locuszoom-standalone

注意我们需要下载: 程序 + 数据库 + LD信息

(*单独下载软件无法绘制图像,或是需要使用自制的LD信息)

目前的最新版本为1.4版,发布于2017-05-01,共有23G。

除此之外,我们还需要准备以下有版本要求的python和R:

1.Python 2.7+ (注意要使用PYTHON2!)

2.R 3.0+.

locuzoom下载完成后,解压并添加进环境后即可使用:

cd <directory where you want to place locuszoom> 
tar zxf /path/to/locuszoom.tgz
ln -s bin/locuszoom /usr/local/bin/locuszoom #根据自己的环境变量制定

locuszoom的文件结构主要包括的内容如下所示:

locuszoom/
	bin/
		locuszoom (this is the locuszoom "executable")
		locuszoom.R (the R script which is used by locuszoom for creating the plots)
		dbmeister.py (script for creating custom user databases)
		lzupdate.py (script for creating an updated copy of the provided locuszoom database)
	conf/ (configuration file located here)
	data/
		database/ (SQLite file located here)
		hapmap/ (hapmap genotype files)
		1000G/ (1000G genotype files)
	src/ (source code for locuszoom)

命令行locuszoom语法

locuszoom [输入文件] [选项]

一个简单的例子:

locuszoom --metal Kathiresan_2009_HDL.txt --refgene FADS1

  1. 输入文件格式

locuszoom主要使用METAL 或者 EPACTS的文件格式,这里主要介绍METAL格式,因为其准备起来更加简单便捷。

METAL格式: 文件必须包含以tab分隔的下两列 1.markers 与 2.p-values

如下所

locuzoom在输入时的选项:
--metal 指定metal格式的输入文件名
--delim (可选)可以指定分隔符,默认为tab
--markercol  指定输入文件表示marker的列名,默认为"MarkerName"
--pvalcol 指定输入文件表示p值的列名,默认为"P-value"
--no-transform 当p已经转换为-log10(p)时,可以使用此选项跳过log转换

对应网页区块:

首先上传输入文件 , marker与P value的列名,以及指定分隔符

  1. 指定绘制的区间范围

在命令行版本中我们可以通过多种方式指定区间,包括

#2.1指定SNP与两侧的范围
--refsnp <your snp> --flank 500kb

#2.2指定SNP与区间的起止位点
--refsnp <your snp> --chr # --start <base position> --end <base position>

#2.3指定SNP与基因(绘制基因所在的范围)
--refsnp <your snp> --refgene <your gene>

#2.4 指定基因与两侧范围
--refgene <your gene> --flank 250kb

#2.5 指定基因与区间的起止位点
--refgene <your gene> --chr # --start <base position> --end <base position>

#2.6 区间的起止位点
--chr # --start <base position> --end <base position>


--flank 选项在这里指从起始和终止位点向外侧计算的距离,单位为kb, 在没有指定参考SNP时,locuzoom会自动选择最显著的SNP作为参考SNP。

网页版中指定绘制的区间范围所对应区块,填写方法与命令行版本一致:

4 指定LD文件,族裔群体,参考基因组版本

目前locuszoom内置了以下的组合,可以根据自己需要进行指定:

Genotype files available for: 
--source hapmap
  --build hg18
    --pop YRI
    --pop CEU
    --pop JPT+CHB

--source 1000G_March2012
  --build hg19
    --pop AMR
    --pop ASN
    --pop AFR
    --pop EUR

--source 1000G_June2010
  --build hg18
    --pop YRI
    --pop CEU
    --pop JPT+CHB

--source 1000G_Nov2014
  --build hg19
    --pop AMR
    --pop ASN
    --pop AFR
    --pop EUR
  --build hg38
    --pop SAS
    --pop EAS
    --pop AMR
    --pop AFR
    --pop EUR

一个简单的使用例:

--pop ASN --build hg19 --source 1000G_March2012
#指定1000G_March2012数据,以hg19为参考基因坐标,来计算ASN族裔的LD

以上内容对应的网页版:

Genome Build/LD Population中选择所使用的参考基因组版本与LD文件

有了以上信息就可以进行绘制。命令行中运行命令或是在网页版中点击Plot Data按钮。根据所绘制SNP数量多少,运行时间会有不同。等待即可。


5 批量模式 ! Batch mode(命令行版本的优势所在)

当我们有多个基因座,需要绘制多张regional plot,可以使用批量模式。

只需要通过 --hitspec 选项来指定一个包含多个区域信息的文件即可。

文件需要包含以下列:

  1. snp 2.chr 3.start 4.end 5.flank 6.run 7.m2zargs

该文件格式如下:

选项1-5与之单次模式的内容相同,run 是指是否指定该行进行绘制,m2zargs 则是对该行信息绘制时额外的参数。

对应的网页版区块与内容:

6 自制LD文件 (命令行版本)

可以通过--LD选项来指定自己的LD文件,文件格式如下:

dprime列可以为空,但Rsq列必须为有效的数据。该文件以空格分隔,且必须包含header。

7 额外功能 (未完待续,持续更新)

7.1指定多个参考SNP

7.2 使用GWAS catalog进行注释

7.3 精确定位的可信集

7.4 对多个SNP的注释

7.5 绘制额外的BED轨道

参考:

http://locuszoom.org/

https://genome.sph.umich.edu/wiki/LocusZoom_Standalone#User-supplied_LD

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