【pySCENIC】構建其它物種的motif數據庫

前面測試了常見的人類和小鼠的數據集,但是我自己是做植物的。如果想要運行pySCENIC,就需要去建立自己的數據庫。關于這塊網上的資料,我自己也是遇到了一些問題,現在把自己的流程與大家分享。我們先拿植物里面的模式生物擬南芥為例子來試下,然后再試下其它物種的。

官網的教程:

https://github.com/aertslab/create_cisTarget_databases

但是官網的敘述很簡單,或者基本沒什么敘述。我們先來查看一下幫助文件:

python create_cistarget_motif_databases.py -h

usage: create_cistarget_motif_databases.py [-h] -f FASTA_FILENAME [-F ORIGINAL_SPECIES_FASTA_FILENAME]

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? -M MOTIFS_DIR -m MOTIFS_LIST_FILENAME

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [-5 MOTIF_MD5_TO_MOTIF_ID_FILENAME] -o DB_PREFIX

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [-c CLUSTER_BUSTER_PATH] [-t NBR_THREADS]

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [-p CURRENT_PART NBR_TOTAL_PARTS]

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [-g EXTRACT_GENE_ID_FROM_REGION_ID_REGEX_REPLACE]

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [-b BG_PADDING] [--min MIN_NBR_MOTIFS] [--max MAX_NBR_MOTIFS]

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [-l] [-s SEED] [-r SSH_COMMAND]

create_cistarget_motif_databases.py幫助文件

從幫助文件來看,有幾個必須的文件:

-f FASTA_FILENAME, --fasta FASTA_FILENAME FASTA filename which contains the regions/genes to score with Cluster-Busterforeach motif. When creating a cisTarget species database from regions/genes lifted over from a different species, provide the original FASTA fileforthat species to -F.? ? #這應該是我們關心的區域或者基因的序列文件

-M MOTIFS_DIR, --motifs_dir MOTIFS_DIR Path to directory with Cluster-Buster motifs.

?-m MOTIFS_LIST_FILENAME, --motifs MOTIFS_LIST_FILENAME Filename with list of motif IDs or motif MD5 names to be scored from directory specified by"--motifs_dir".

#這2個文件應該是對應的。-m指的應該是motif的ID文件。-M指的是文件夾的路徑,這個文件夾中包含每個Cluster-Buster 相關的motif。

因為我以前也不專門研究motif相關的,對于這塊所說的Cluster-Buster格式或者相關也不太了解。所以又專門查看了一下Cluster-Buster。

========Cluster-Buster========

官網文件如下:

https://github.com/weng-lab/cluster-buster

官網給出的用法。從官網的用法來說,應該是根據motif的matrix文件去鑒定給定的序列包含不包含相應的motif以及詳細信息。

cbust幫助文件

從輸入文件的要求來看,matrix文件需要的格式是>ID加上每個位置的概率矩陣信息。

cbust輸入文件要求

所以下面我們需要獲得TF binding相關motif的matrix。

=====下載擬南芥轉錄因子相關的binding motif=====

這些轉錄因子相關的motif研究算是比較多的,其中可以去下載的網站有:JASPAR(這個是包含物種比較全的)等。但是研究植物,我喜歡去專門植物相關的網站去下載,我是從PlantTFDB(http://planttfdb.gao-lab.org/index.php)上面下載的。

從這里下載的TF binding motif相關的信息。

#Ath_TF_binding_motifs_information.txt? ?文件里面包含所有motif的基本信息

Ath_TF_binding_motifs_information.txt文件

Ath_TF_binding_motifs.meme? 可以明顯看出,文件里面包含每個motif相關的matrix信息。(注:根據cbust的要求,我們需要處理一下這個文件,只保留ID和矩陣信息。

Ath_TF_binding_motifs.meme文件

下面就是我處理之后的文件Ath.TF.matrix.txt,只保留了ID和矩陣信息。(為了方面后續查看,我把名字也加上去了,放到了ID后面)

擬南芥motif矩陣:Ath.TF.matrix.txt

下面我們就可以去執行相關的文件了,比如我獲得了擬南芥所有基因的promoter 3K的序列,就可以去查看那些基因promoter包含相應的motif了。

cbust? -f 1 Ath.TF.matrix.txt Ath.promoter3K.V2.fa

輸出結果如下圖所示:

剛開始,我理解的create_cistarget_motif_databases.py中 -M文件夾中的輸入文件是cbust的的輸出結果。所以我對于每個motif都運行了一下cbust,生成結果放在了motif_cb_format文件夾中,獲得了默認格式的每個motif的cb文件。

MP00010_ARR-B.cb

========運行create_cistarget_motif_databases.py====

python create_cistarget_motif_databases.py -f Ath.promoter3K.V2.fa -M motif_cb_format/ -m Ath.TF.txt -o Athaliana -t 30

但是報錯了。

報錯文件

看報錯文件,才發現原來create_cistarget_motif_databases.py程序中自己要去運行cbust,不是基于我運行的結果去解讀。

所以就把motif_cb_format文件夾中的文件換成每個motif的矩陣文件了。

MP00010_ARR-B.cb

所以重新運行剛才那個命令,就成功運行了:

運行中間結果


運行最后結果

運行輸入文件格式和詳情:

Ath.promoter3K.V2.fa? #就是每個基因promoter 3K的序列

Ath.promoter3K.V2.fa

Ath.TF.txt? ?#TF相關motif的ID,這個與文件中motif_cb_format名字一一對應。

Ath.TF.txt

motif_cb_format? 文件夾,與Ath.TF.txt 中ID一一對應

motif_cb_format文件夾中文件

最終就產生了我們想要的擬南芥相關的文件。

最終生成文件
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