生信分析进阶11 - 使用IMPUTE2进行预定相和基因型填充

1. IMPUTE2进行基因型填充

软件安装参考:生信软件38 - 基因型填充软件IMPUTE2

使用IMPUTE2与参考面板的最佳方法是向程序提供所有可用的单倍型,并让它选择使用哪些单倍型。

IMPUTE2不使用群体标签或个体之间相关性的其他全基因组数据,无论是对于参考单倍型还是被填充的个体基因型;相反,它寻找与特定研究个体的单倍型共享高序列同一性的参考单倍型。这些单倍型构成了一个“定制”参考组,可用于估算目标个体中缺失的基因型。

这个过程在很大程度上对参考组的祖先组成不敏感:只要参考组包含与研究中的个体共享最近共同祖先片段的单倍型,IMPUTE 2就可以找到共享片段并使用它们来估算缺失的等位基因。因此,参考组不需要限于与研究个体的祖先“匹配”的单倍型-它还可以包括其他类型的单倍型。

2. 最常见的基因型填充方法: 使用一个定相参考组进行插补(预定相)

使用一组参考单倍型来插补研究中未分型的SNP,该方法通过预定相(pre-phasing),即通过将其分为两个步骤来加速插补过程:对研究基因型进行统计学定相 + 从参考组填充到估计的研究单倍型中

### 如何使用 PlantTFDB 下载基因家族数据并进行息学分析 #### 获取所需工具资源 为了有效地从 PlantTFDB 数据库获取基因家族的数据,并对其进行后续的息学分析,需要准备一些基本工具软件环境。这通常包括但不限于 Python 或 R 编程语言及其应的包来处理序列文件以及执行统计测试。 #### 访问 PlantTFDB 并定位目标基因家族 访问 [PlantTFDB](http://planttfdb.cbi.pku.edu.cn/) 官方网站,在首页可以找到不同版本之间的切换选项。选择最新发布的版本以获得最全面的息。通过导航栏中的“Browse TFs by Family”,可以选择特定植物物种下的各个转录因子家族列表[^1]。 #### 下载感兴趣的基因家族成员 一旦确定了要研究的具体基因家族,点击进入该页面后可以看到详细的成员清单。这里提供了多种格式供下载,比如 FASTA 序列、GFF 文件等。对于大多数情况来说,FASTA 格式的核苷酸或氨基酸序列是最常用的输入形式之一用于下游的各种计算物学流程。 #### 初步探索与预处理所获资料 利用命令行工具如 `grep` `awk` 可快速筛选出关注区域内的记录;而像 Biopython 这样的库则有助于解析复杂的多序列比对结果或是构建进化树模型。下面给出一段简单的Python脚本作为例子展示如何读取本地保存下来的fasta文档: ```python from Bio import SeqIO def read_fasta(file_path): sequences = [] with open(file_path, 'r') as handle: for record in SeqIO.parse(handle, "fasta"): seq_id = record.id sequence = str(record.seq) sequences.append((seq_id, sequence)) return sequences # 使用函数加载 fasta 文件 gene_family_sequences = read_fasta('path_to_your_downloaded_file.fasta') print(f'Total number of genes loaded: {len(gene_family_sequences)}') ``` 此段代码实现了从指定路径下读入 FASTA 文件的功能,并将其转换成易于操作的形式——即由元组组成的列表,每个元组包含两个元素分别是基因ID与其对应的核酸/蛋白序列字符串表示法。 #### 执行功能富集分析其他高级应用 当拥有了足够的原始材料之后就可以着手开展更深入的研究工作了。例如,可以通过在线平台 DAVID 来实施 GO term 富集检验从而揭示潜在的作用机制;或者借助 STRING 数据库查询已知互作伙伴进而推测未知关联关系等等[^5]。
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