https://wilkox.org/gggenes/

gggenes是ggplot2的擴展包，用于繪制基因結(jié)構(gòu)圖、多物種基因比較圖的很好玩的工具。

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• 一個震撼的交互型3D可視化R包 - 可直接轉(zhuǎn)ggplot2圖為3D

安裝

一種是安裝穩(wěn)定版本的gggene

install.packages("gggenes")

另一種是從github上安裝開發(fā)版

devtools::install_github("wilkox/gggenes")

下面是用的數(shù)據(jù)內(nèi)容如下：

example_genes包括118行和6個變量。每一行代表一個基因或一個區(qū)域；列分別是：

• molecule：基因組名字

• gene: 基因名字 the name of the gene

• start: 基因在基因組開始位置 (如果在負鏈，注意起始位置的寫法跟bed文件不同了)

• end: 基因結(jié)束位置 (負鏈的基因起始位置絕對值大于結(jié)束位置)

• strand: 基因?qū)儆谀臈l鏈 (可選)

如果想顯示基因的子區(qū)域，如外顯子、或翻譯為特定功能域的區(qū)域等。

example_subgenes多了三列信息：

• subgeme: 子片段名字

• from: 子片段開始位置

• to: 子片段結(jié)束位置

用geom_gene_arrow()畫基因箭頭

geom_gene_arrow()是一個ggplot2幾何性狀，它用箭頭表示基因。基因在分子內(nèi)的起始和結(jié)束位置分別映射到xmin和xmax。這些開始和結(jié)束位置用于確定箭頭指向的方向。基因組信息molecule映射到y(tǒng)軸。如果繪制的基因來自不同基因組的位置的數(shù)值相差很大，一般指定scale =“free”來調(diào)整橫軸的坐標展示，以避免部分數(shù)字太大壓縮了小基因組的基因的展示。

library(ggplot2) library(gggenes)ggplot(example_genes, aes(xmin = start, xmax = end, y = molecule, fill = gene)) +geom_gene_arrow() +facet_wrap(~ molecule, scales = "free", ncol = 1) +scale_fill_brewer(palette = "Set3")

用theme_genes美化圖形

由于生成的圖可能看起來很混亂，因此ggplot2主題theme_genes提供了一些合理的缺省值美化結(jié)果。

ggplot(example_genes, aes(xmin = start, xmax = end, y = molecule, fill = gene)) +geom_gene_arrow() +facet_wrap(~ molecule, scales = "free", ncol = 1) +scale_fill_brewer(palette = "Set3") +theme_genes()

使用make_alignment_dummies()跨面對齊基因

通常我們會想要所有物種按某一個指定的基因?qū)R，比如下面例子中的geneE。make_alignment_dummies()會根據(jù)給定的數(shù)據(jù)和待對齊的基因，生成一組空基因；再使用geom_blank()將這些空基因添加到繪圖中，就可以填充兩側(cè)的空白，以在圖上直觀地對齊所選的基因。

dummies <- make_alignment_dummies(example_genes,aes(xmin = start, xmax = end, y = molecule, id = gene),on = "genE" )ggplot(example_genes, aes(xmin = start, xmax = end, y = molecule, fill = gene)) +geom_gene_arrow() +geom_blank(data = dummies) +facet_wrap(~ molecule, scales = "free", ncol = 1) +scale_fill_brewer(palette = "Set3") +theme_genes()

用geom_gene_label()標記基因

把基因名字所在的列名字映射到label屬性可以在圖上標記每個基因的名字。geom_gene_label()使用ggfittext包將標簽文本放入基因箭頭內(nèi)。

ggplot(example_genes,aes(xmin = start, xmax = end, y = molecule, fill = gene, label = gene)) +geom_gene_arrow(arrowhead_height = unit(3, "mm"), arrowhead_width = unit(1, "mm")) +geom_gene_label(align = "left") +geom_blank(data = dummies) +facet_wrap(~ molecule, scales = "free", ncol = 1) +scale_fill_brewer(palette = "Set3") +theme_genes()

正負鏈基因分開展示

forward屬性可以用于在同一張圖分開正負鏈基因的展示。如果forward為TRUE(默認值)，或者任何強制為TRUE的值(如1)，則該基因?qū)⒈焕L制為指向正常方向，即xmin和xmax所暗指的方向。如果forward為FALSE，或者任何強制為假的值(如-1)，則該基因?qū)窗抵阜较虻南喾捶较蚶L制。

在下面的例子中，forward被用來反轉(zhuǎn)所有反鏈上所有的基因方向，與xmin和xmax暗指的方向相反。

example_genes$direction <- ifelse(example_genes$strand == "forward", 1, -1) ggplot(subset(example_genes, molecule == "Genome1"),aes(xmin = start, xmax = end, y = strand, fill = gene, forward = direction)) +geom_gene_arrow() +theme_genes()

查看子基因（subgene）片段

我們可以使用geom_subgene_arrow()突出顯示子基因片段，例如蛋白功能域或局部比對區(qū)域。

這與geom_gene_arrow()類似，但是除了xmin和xmax(確定基因邊界)之外，我們還需要xsubmin和xsubmax來確定子區(qū)域的邊界。如果子區(qū)域的邊界超出了基因區(qū)域，則跳過該子區(qū)域，并彈出警告。配合geom_gene_arrow()不給基因上色，而只標記子區(qū)域。

ggplot(example_genes, aes(xmin = start, xmax = end, y = molecule)) +facet_wrap(~ molecule, scales = "free", ncol = 1) +geom_gene_arrow(fill = "white") +geom_subgene_arrow(data = example_subgenes,aes(xmin = start, xmax = end, y = molecule, fill = gene,xsubmin = from, xsubmax = to), color="black", alpha=.7) +theme_genes()

使用geom_subgene_label()給子區(qū)域在圖上加標簽，它的工作原理類似于geom_gene_label()，但主要的區(qū)別是它需要xsubmin和xsubmax屬性 (而不是xmin和xmax)。

ggplot(subset(example_genes, molecule == "Genome4" & gene == "genA"),aes(xmin = start, xmax = end, y = strand)) +geom_gene_arrow() +geom_gene_label(aes(label = gene)) +geom_subgene_arrow(data = subset(example_subgenes, molecule == "Genome4" & gene == "genA"),aes(xsubmin = from, xsubmax = to, fill = subgene)) +geom_subgene_label(data = subset(example_subgenes, molecule == "Genome4" & gene == "genA"),aes(xsubmin = from, xsubmax = to, label = subgene),min.size = 0)

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總結(jié)

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