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这里我们使用snakemake搭建了一个流程,用于分析WGS数据中DNA病毒图谱分析

分析内容:
为了了解我们母婴间血液中病毒组的情况,我们试图用20个母子对(40个样本)的血液WGS数据来进行病毒组图谱和病毒整合分析。

鉴于以往的相关研究方法,我们的研究方法是:

病毒组分析:剔除掉人基因组序列,以及剔除注释在细菌、古细菌、真菌和质粒相关序列,用剩下的序列进一步比对注释到病毒基因组中。

病毒整合分析:提取hg38.bam中的unmapped和softclip reads,在比对到病毒基因组上,通过比对上的相同reads ID来定位整合位点。
  1. 环境准备:

使用conda创建环境:viromes_environment.yaml

  1. 配置文件的编写(config.yaml):主要包括样本信息,软件路径,参数设置等。 如样本信息设置:
samples:
    # sample or id to use for generating targets
    id: "00114031182M22BFF2"
    fq_path: "/BIGDATA2/gzfezx_shhli_2/USER/luozhenyu/20240223_20_sample/input"
  1. snakemake文件编写(Snakefile.smk):主要流程如下:
map.smk (过滤人类基因组相关的序列):
1. 利用比对好的文件获取比对上EBV的序列,以及去除比对上人类基因组的序列。
2. 去除比对上Chinese_Pangenome的序列

image

annotation.smk (对过滤掉的序列进行注释,进一步过滤,获取最终的病毒序列):
1. 使用kranken2y以及kraken2-microbial-fatfree数据库对序列进行注释,过滤掉相关的除去细菌、古细菌、真菌和质粒序列。
2. 将剩下的序列使用blastn进行序列比对到NCBI的病毒RefSeq数据库确认最终的病毒序列。

Alt text

  1. 病毒在hg38的整合分析:
1.提取hg38.bam中的unmapped和softclip reads,将这些reads比对到病毒基因组中(bwa -mem)
2.提取1.中比对到病毒的reads name,看这些reads在hg38中的比对情况
3.统计在病毒和hg38中都有比对的reads;病毒的覆盖情况;整合在hg38的位点注释和总长度
  1. 最终的结果:(详情可查看PPT: 2024.04.Blood_viromes_sum.pptx)

病毒组分析:

去除掉非病毒序列后,kraken2注释和blastn比对结果发现这些序列主要注释在噬菌体上;存在极少的具有研究价值的TTV,HHV,HPV和HERV病毒,但覆盖度很低(<10%),而EBV和Dengue几乎不存在(40个样本数据中仅有一条序列blastn到EBV)

病毒在hg38上的整合分析:

1. 整合分析发现,40个样本每个样本可能存在1000个左右的病毒在hg38中发生整合
2. 在可能发生整合的病毒中,覆盖度超过50%的仅有10个左右,甚至在大部分样本中,只有人内源性逆转录病毒K113覆盖度达到50%
3. 从hg38整合位点注释结果发现,这些可能的整合区域主要位于基因间区和内含子区域,且这些区域与Repeats区域高度重叠(~90%)