MutSigCV進行突變負荷分析尋找Driver Gene

本文的安裝方法是有Matlab授權,運行MutSig源代碼的方法。

如果沒有Matlab授權,可以

http://www.mathworks.com/products/compiler/mcr/安裝MatlabMCR

還有一種在線進行MutSigCV分析的網站:

http://genepattern.broadinstitute.org/gp/pages/index.jsf?lsid=MutSigCV 通過簡單注冊,就可以在線使用,運算速度還沒有測試。

安裝環境

Windows10

軟件的下載及安裝

1.安裝Matlab環境

MutSig是基于Matlab的一款程序,首先要安裝Matlab。

登陸智慧華中大的資源頁面可以下載到有授權的Matlab,按操作指南去MathWorks的主頁進行用戶注冊>下載Matlab3合一版本>安裝。

2.安裝MutSigCV及下載必要文件

進入https://software.broadinstitute.org/cancer/cga/mutsig_download下載最新版本“MutSigCV_1.41.zip”安裝包>解壓

進入https://software.broadinstitute.org/cancer/cga/mutsig_run下載最新版本的5個依賴文件:

genome reference sequence: ? chr_files_hg18.zip? ? or ? chr_files_hg19.zip (有可能需要翻墻下載)

mutation_type_dictionary_file.txt

exome_full192.coverage.txt.zip

gene.covariates.txt (以上三個文件目前官網下載路徑有錯,可以從ftp://ftp.broadinstitute.org/pub/genepattern/example_files/MutSigCV_1.3/下載)

其中

mutation_type_dictionary_file.txt 當MAF文件沒有effect列時是必須的,另外4個文件是當我們只有MAF文件的時候需要的,建議也同時下載。

建議大家下載Example數據LUSC.MutSigCV.input.data.v1.0.zip,了解數據格式,并試運行。

Input文件

1.突變文件(必須):mutations.maf(Tab分隔,有表頭)

"gene" 列:突變所在的基因的名字? (也可以稱為 "Hugo_Symbol")

"patient" 列: 突變所在的病人的名字 (也可以被稱為 "Tumor_Sample_Barcode")

"effect" 列:突變在這個基因上所產生的作用類型:分為 "nonsilent" (蛋白質序列改變或可變剪切), "silent" (同義突變),或"noncoding" (內含子區或UTR區)"categ" ’列:突變分類. ?MutSigCV依據突變所在的DNA序列將突變分成了7類,對于每一種分類,有不同的風險值. 如果用戶不知道每一行的categ類型,從版本1.3開始程序可以自動計算,只需要用戶提供Variant_Classification, Reference_Allele, and Tumor_Seq_Allele1+2這4列的信息即可

1. CpG transitions

2. CpG transversions

3. C:G transitions

4. C:G transversions

5. A:T transitions

6. A:T transversions

7. null+indel mutations

轉換(transitions)和顛換(transversions)

轉換:嘌呤和嘌呤之間的替換,或嘧啶和嘧啶之間的替換。

顛換:嘌呤和嘧啶之間的替換

http://dridk.me/transition_transversion.html

2.覆蓋度文件(非必要):coverage.txt

"gene"列: 基因名, 與突變文件的基因名列對應

"effect"列: 分類為"silent", "nonsilent", or "noncoding"

"categ"列: 與突變文件一致

: number of sequenced bases for patient#1 in this gene and effect/categ bin

: number of sequenced bases for patient#2 in this gene and effect/categ bin

(etc.)

但是這個文件通常不容易得到,因此MutSig提供了exome_full192.coverage.txt文件作為替換

3.協變量文件(非必要):gene.covariates.txt

"gene"列: 與上述兩個文件一致.

<covariate_name_1>:? the value of the first covariate for each gene

<covariate_name_2>:? the value of the second covariate for each gene

<covariate_name_3>:? the value of the third covariate for each gene

etc.

協變量被用來計算每對基因之間的距離,從而確定每個基因最近的鄰居基因,以及局部背景突變率。

Example中的協變量文件已經被證實可以用于多種腫瘤的分析。每個基因包含一下3個信息: ?(1) global expression, derived from RNA-Seq data and summed across the 91 cell lines in the CCLE (Barretina et al.). ?(2) DNA replication time (from Chen et al.). ?(3) the HiC statistic, a measure of open vs. closed chromatin state (from Lieberman-Aiden et al.).

軟件運行

1.如果有完整的Input文件:

將上述3個文件及mutation_type_dictionary_file.txt放在MutSigCV.m所在的文件夾中

雙擊

MutSigCV.m啟動Matlab

>>MutSigCV('mutations.maf','coverage.txt','covariates.txt','output.txt')

2.如果只有MAF文件:

將MAF文件,及genome reference sequence(chr_files_hg18.zip? ? or ? chr_files_hg19.zip),mutation_type_dictionary_file.txt ,exome_full192.coverage.txt.zip和gene.covariates.txt文件放在MutSigCV.m所在的文件夾中

雙擊MutSigCV.m啟動Matlab

>>MutSigCV('my_mutations.maf','exome_full192.coverage.txt','gene.covariates.txt','my_results','mutation_type_dictionary_file.txt','chr_files_hg19')

結果解讀

output.txt.sig_genes.txt文件中包含了Driver Gene,從P值由小到大排列。

TCGA數據實戰

從TCGA上下載MAF的open的文件,文件內包括四種MAF文件:mutect,varscan,somaticsniper,muse,不同的算法和統計模型用于檢測體細胞突變,目前最受歡迎的有Varscan、SomaticSniper、 Strelka 和MuTect2 。

1. 下載chr_files_hg38

如果有需要這部分hg38的文件,可以找我要完整版,不需要再下載和修改了。

TCGA上下載的數據是GRCh38(hg38)版本的,而MutSig的官網上沒有提供hg38的chr_file,所以我們從https://www.ncbi.nlm.nih.gov/grc/human/data?asm=GRCh38上下載hg38的每個染色體的序列,例如點擊

NC_000001.11,進入NCBI頁面后,點擊Send To,選擇:Compelete Record-File-FASTA保存,保存后的文件命名為“chr1.txt",本地打開該文件,去除>開頭第一行信息,并去除文件中所有換行符(替換\n為空)。將22+XY染色體的文件都保存于子文件夾”chr_files_hg38“中。

2. 將mutect文件放入MutSigCV.m所在文件夾下

3. 確保mutation_type_dictionary_file.txt ,exome_full192.coverage.txt.zip ,gene.covariates.txt也都在

4. 修改MutSigCV.m源文件

原版本有bug,要做如下修改 #在Ubuntu系統中似乎不需要修改:

360行附近:

f2 = regexprep(uchr,'^(.*)$',[chr_files_directory '/chr$1.txt']);

f3 = regexprep(uchr,'^(.*)$','chr$1.txt');? #添加f3變量

chr_file_available = ismember(f3,f1); #將f2改為f3

5. 運行程序

>>MutSigCV('TCGA_ESCA_mutect.maf','exome_full192.coverage.txt','gene.covariates.txt','my_results','mutation_type_dictionary_file.txt','chr_files_hg38')

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