对bed格式的基因组区间文件进行基因注释

基因组区间文件一般是拷贝数变异记录文件或者peaks文件，一般的注释是基于基因的，因为目前大家对编码蛋白的基因是比较熟悉的，一个区域跟基因关联起来了就大概了解它的功能了。

首先得到需要注释的bed文件

比如CNV文本文件，bed格式的，如下：

  1. head Features.bed  

  2. chr1    3218610 95674710    TCGA-3C-AAAU-10A-01D-A41E-01    53225   0.0055

  3. chr1    95676511    95676518    TCGA-3C-AAAU-10A-01D-A41E-01    2   -1.6636

  4. chr1    95680124    167057183   TCGA-3C-AAAU-10A-01D-A41E-01    24886   0.0053

  5. chr1    167057495   167059336   TCGA-3C-AAAU-10A-01D-A41E-01    3   -1.0999

  6. chr1    167059760   181602002   TCGA-3C-AAAU-10A-01D-A41E-01    9213    -8e-04

  7. chr1    181603120   181609567   TCGA-3C-AAAU-10A-01D-A41E-01    6   -1.2009

  8. chr1    181610685   201473647   TCGA-3C-AAAU-10A-01D-A41E-01    12002   0.0055

  9. chr1    201474400   201474544   TCGA-3C-AAAU-10A-01D-A41E-01    2   -1.4235

  10. chr1    201475220   247813706   TCGA-3C-AAAU-10A-01D-A41E-01    29781   -4e-04

然后制作基因的坐标信息bed文件如下：

  1. head ~/reference/gtf/gencode/protein_coding.hg19.position

  2. chr1    69091   70008   OR4F5

  3. chr1    367640  368634  OR4F29

  4. chr1    621096  622034  OR4F16

  5. chr1    859308  879961  SAMD11

  6. chr1    879584  894689  NOC2L

  7. chr1    895967  901095  KLHL17

  8. chr1    901877  911245  PLEKHN1

  9. chr1    910584  917473  PERM1

  10. chr1    934342  935552  HES4

  11. chr1    936518  949921  ISG15

步骤很简单，首先从gencode数据库里面可以下载所有的gtf文件

下载代码是：

  1. mkdir -p ~/reference/gtf/gencode

  2. cd  ~/reference/gtf/gencode

  3. ## https://www.gencodegenes.org/releases/current.html

  4. wget ftp://ftp.sanger.ac.uk/pub/gencode/Gencode_human/release_25/gencode.v25.2wayconspseudos.gtf.gz

  5. wget ftp://ftp.sanger.ac.uk/pub/gencode/Gencode_human/release_25/gencode.v25.long_noncoding_RNAs.gtf.gz

  6. wget ftp://ftp.sanger.ac.uk/pub/gencode/Gencode_human/release_25/gencode.v25.polyAs.gtf.gz

  7. wget ftp://ftp.sanger.ac.uk/pub/gencode/Gencode_human/release_25/gencode.v25.annotation.gtf.gz

  8. ## https://www.gencodegenes.org/releases/25lift37.html

  9. wget ftp://ftp.sanger.ac.uk/pub/gencode/Gencode_human/release_25/GRCh37_mapping/gencode.v25lift37.annotation.gtf.gz

  10. wget ftp://ftp.sanger.ac.uk/pub/gencode/Gencode_human/release_25/GRCh37_mapping/gencode.v25lift37.metadata.HGNC.gz

  11. wget ftp://ftp.sanger.ac.uk/pub/gencode/Gencode_human/release_25/GRCh37_mapping/gencode.v25lift37.metadata.EntrezGene.gz

  12. wget ftp://ftp.sanger.ac.uk/pub/gencode/Gencode_human/release_25/GRCh37_mapping/gencode.v25lift37.metadata.RefSeq.gz

然后写脚本得到基因的染色体还有起始终止坐标

代码是：

  1. zcat  gencode.v25.long_noncoding_RNAs.gtf.gz |perl -alne '{next unless $F[2] eq "gene" ;/gene_name \"(.*?)\";/; print "$F[0]\t$F[3]\t$F[4]\t$1" }' >lncRNA.hg38.position

  2. zcat  gencode.v25.2wayconspseudos.gtf.gz     |perl -alne '{next unless $F[2] eq "transcript" ;/gene_name \"(.*?)\";/; print "$F[0]\t$F[3]\t$F[4]\t$1" }' >pseudos.hg38.position

  3. zcat  gencode.v25.annotation.gtf.gz| grep   protein_coding |perl -alne '{next unless $F[2] eq "gene" ;/gene_name \"(.*?)\";/; print "$F[0]\t$F[3]\t$F[4]\t$1" }' >protein_coding.hg38.position

  4. zcat  gencode.v25.annotation.gtf.gz|perl -alne '{next unless $F[2] eq "gene" ;/gene_name \"(.*?)\";/; print "$F[0]\t$F[3]\t$F[4]\t$1" }' >allGene.hg38.position

  5. zcat  gencode.v25lift37.annotation.gtf.gz | grep   protein_coding |perl -alne '{next unless $F[2] eq "gene" ;/gene_name \"(.*?)\";/; print "$F[0]\t$F[3]\t$F[4]\t$1" }' >protein_coding.hg19.position

  6. zcat  gencode.v25lift37.annotation.gtf.gz | perl -alne '{next unless $F[2] eq "gene" ;/gene_name \"(.*?)\";/; print "$F[0]\t$F[3]\t$F[4]\t$1" }' >allGene.hg19.position

PS：这里面有一个小问题，gencode里面的数据有着HAVANA和ENSEMBL的区别，尤其是在hg38里面，需要区别对待！

最后把两个文件联系起来

避免重复造轮子，我就用我擅长的bedtools解决这个需求吧，命令很简单，如下：

  1. bedtools intersect -a Features.bed  -b  ~/reference/gtf/gencode/protein_coding.hg19.position  -wa -wb  \

  2. | bedtools groupby -i - -g 1-4 -c 10 -o collapse

注释结果，我挑了几个可以看的给大家，可以看到，每个CNV片段都注释到了对应的基因，有些特别大的片段，会被注释到非常多的基因。

  1. chr8    42584924    42783715    TCGA-5T-A9QA-01A-11D-A41E-01    CHRNB3,CHRNA6,THAP1,RNF170,HOOK3

  2. chr8    42789728    42793594    TCGA-5T-A9QA-01A-11D-A41E-01    HOOK3

  3. chr8    42797957    42933372    TCGA-5T-A9QA-01A-11D-A41E-01    RP11-598P20.5,FNTA,HOOK3

  4. chr8    70952673    70964372    TCGA-5T-A9QA-01A-11D-A41E-01    PRDM14

  5. chr10    42947970    43833200    TCGA-5T-A9QA-01A-11D-A41E-01    BMS1,RET,RASGEF1A,ZNF33B,CSGALNACT2

  6. chr10    106384615   106473355   TCGA-5T-A9QA-01A-11D-A41E-01    SORCS3

  7. chr10    106478366   107298256   TCGA-5T-A9QA-01A-11D-A41E-01    SORCS3

  8. chr10    117457285   117457859   TCGA-5T-A9QA-01A-11D-A41E-01    ATRNL1

  9. chr11    68990173    69277078    TCGA-5T-A9QA-01A-11D-A41E-01    MYEOV

  10. chr11    76378708    76926535    TCGA-5T-A9QA-01A-11D-A41E-01    LRRC32,B3GNT6,OMP,TSKU,MYO7A,ACER3,CAPN5

如果是需要写程序，也可以的，我用过perl来实现这个需求，是博客里面有

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