day49 转录组 差异基因表达分析

学习资料:B站视频:生物技能树 第八季转录组测序数据分析
得到表达矩阵之后就要考虑如何知道到差异表达基因(DEG),这个要在R中操作,具体是需要airway、DESeq2、edgeR这三个包。
airway这个包是数据包,但我觉得没啥用,它那些个命令只能用于它自己的数据,用自己从GEO上搞来的数据不香么?鸡肋。
DESeq2和EdgeR都是做基因差异表达分析的,主要用于RNA-Seq数据,有些研究者用来处理类似的ChIP-Seq, shRNA、质谱数据等,原理都是在不同处理因素的组别之间找差异。

一、安装R包

1,执行下面命令:

install.packages("BiocManager") #先安装biocmanager
library(BiocManager)
BiocManager::install ('airway')#这个包安装很费劲,报错,但实际上也没用。后悔安装之。
BiocManager::install ('DESeq2')
BiocManager::install ('edgeR')
Update all/some/none? [a/s/n]: 回答a。

2,安装airwa的时候出现报错:


image.png

解决办法一——失败:
remove.packages("cluster", lib="C:/Program Files/R/R-4.1.3/library")
remove.packages("MASS", lib="C:/Program Files/R/R-4.1.3/library")
remove.packages("Matrix", lib="C:/Program Files/R/R-4.1.3/library")
remove.packages("mgcv", lib="C:/Program Files/R/R-4.1.3/library")
remove.packages("nlme",lib="C:/Program Files/R/R-4.1.3/library")
remove.packages("survival", lib="C:/Program Files/R/R-4.1.3/library")
重新BiocManager::install ('airway'),依然报错。

解决办法二——成功:
下载该软件到本地,再从右下角的install按钮安装,如图:


image.png

3,卸载R包
由于后来发现airway没用,就练习了一下卸载。
remove.packages('airway')

二、文件准备

1,表达矩阵
通过前面计数后得到的txt文件,在excel里修整成为如下表,保留列名为样本名,行名为geneid。


image.png

2,分组准备
建立txt文件


image.png

三、读入并对表达矩阵进行过滤

rm(list = ls()) #首先清空R中的变量
setwd("D:/work/NGSanalysis/rnaseq")
a=read.table('D:/work/NGSanalysis/rnaseq/counts2.txt', header=T, row.names=1, stringsAsFactors = F) #行名,列名都设定了
index1=c(rowSums(a)>0) #删除都是零的基因删除
exprSet=a[index1,] #建立一个表达矩阵
write.csv(exprSet,'filter_reads_matrix.csv' )#过滤后的数据

四、差异分析:接上面步骤

library(DESeq2)
group=read.table('D:/work/NGSanalysis/rnaseq/group.txt', row.names=1,stringsAsFactors =T )#读入分组文件,为因子,有行名(样本名)
group_list=group[,1]  #取这一列的数据为变量group_list
coldata <- data.frame(row.names =colnames(exprSet), group_list) #创建一个数据框coldata,只有一列内容是分组信息,行名为样本名,
dds <- DESeqDataSetFromMatrix(countData = exprSet, colData = coldata, design = ~group_list)  #这个命令创建DEseqDataSet(dds)。countData用于说明数据来源,colData用于说明不同组数据的实验操作类型,design用于声明自变量,即谁和谁进行对比

dds2 <- DESeq(dds)  #用于对dds数据进行运算及分析,共三步:文库大小估计;离散程度估计;统计检验

res <- results(dds2,contrast = c("group_list","siSUZ12","con")) #生成结果文件,siSUZ12组vs. con组。

resOrdered<- res[order(res$padj),]  #order函数是给出从小到大排序后的位置(默认升序), 将结果文件按照res文件中的padj这一列进行降序排列,其中$符号表示res中的padj这一列
DEG=as.data.frame(resOrdered)
write.csv(DEG,file = "treat_vs_con.csv") #在工作目录中生成结果文件
  #按照自定义阈值提取差异基因
DEGsig <-subset(res, padj < 0.001 & abs(log2FoldChange) > 1)
write.csv(DEGsig,file= "treat_vs_con_sig.csv")
image.png

五、用DESeq2归一化的表达矩阵

rld <- rlogTransformation(dds2)  ## 得到经过normlization的表达矩阵。
exprSet_new=assay(rld)  #生成矩阵文件
write.csv(exprSet_new,'Normalized_matrix.csv' ) #导出数据,保存为csv格式。

说明
rlogTransformation是DESeq2包中的一个命令(函数),在help文档中查看,它能把原始含有reads的表达数值,根据整个样本和每个基因的长度等,计算出相对表达。并表示为log2格式,因此最后导出的数据里会有负数。比如-1.7,就是2^(-1.7)=0.3。
assay是SummarizedExperiment包中的函数,可以把阵提取出来。

六、双因素差异分析

参考教程:https://www.jianshu.com/p/eeefead7adde

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