PWM矩阵是表示motif的一种方式,全称是position-specific weight matrix (PSWM) 或者是position-specific scoring matrix (PSSM 比如CTCF的motif序列为(来自于JASPAR数据库): ? 要构建出PWM矩阵,首先要得到position frequency matrix (PFM),即在每个位置的四种核苷酸出现的次数。 motif可以由meme等软件找到,也可以从JASPAR, CISBP, HOCOMOCO等数据库中下载得到,meme的官方网站(http://meme-suite.org/tools/meme)提供了一系列的处理软件和现有的 motif PWMs。 得到motif PWM后,可以用Fimo或其他软件在基因组中扫描得到序列,其基本用法为: fimo [options] <motif file> <sequence file> 提供motif的PWM
我在生信菜鸟团发布的自学CHIP-seq分析第八讲就提到过如何寻找motif,motif是比较有特征的短序列,会多次出现的,一般认为它的生物学意义重大,做完CHIP-seq分析之后,一般都会寻找motif motif的英文定义如下: motif: recurring pattern. eg, sequence motif, structure motif or network motif DNA sequence motif: short, recurring patterns in DNA that are presumed to have a biological function. 从上边的定义可以看出,其实motif这个单词就是形容一种反复出现的模式,而序列motif往往是DNA上的反复出现的模式,并被假设拥有生物学功能。 , 99 元一个月,不仅仅是找motif,更多详情请访问: 古有杨志卖刀,今有jimmy售器 其它资源 还有一些R包可以,直接从BED文件里面记录的基因坐标来找motif,有的需要输入fasta序列,就需要自己根据
Motif Motif 是一段典型的序列或者一个结构。一般来说,我们称之为基序。它是构成任何一种特征序列的基本结构。通俗来讲,motif 是有特征的短序列,一般认为它是拥有生物学功能的保守序列。 研究 motif 的意义 识别生物学功能: motif 是拥有生物学功能的保守序列,研究它们可以帮助我们识别和理解特定的生物学功能。 例如,如果一个 motif 与转录因子的结合位点相关,那么研究这个 motif 可以帮助我们了解基因表达调控。 理解进化关系: motif 作为保守序列,在不同物种中可能存在相似的结构。 例如,如果一个 motif 与某种蛋白质的活性位点相关,那么针对这个 motif 设计的药物可能可以抑制该蛋白质的活性,从而治疗疾病。 motif 分析序列 motif 分析是 ChIP-Seq 中的常规分析,可以了解到 motif 分析就是找基因序列上的规律,那在 ChIP-Seq 分析中,我们是想知道 peaks 序列上的 motif
而“motif”这个词进行结合特异性的genetic(遗传学的)描述,通过汇总一系列sites的信息进行汇总得到。 1 我们使用术语”motif”或“pattern”在模型的意义上代表一个TF结合位点的特异性。 2 一个motif通常从一系列转录结合位点汇总产生 3 一个motif可以使用不同的形式描述 3.1 一致性string(consensus string) A:核苷酸序列(nucleotide alphabet ,那么可以对他们所有进行得分或只计算每个序列的第一个出现,这种情况下,每一个序列都被记录为匹配motif或不匹配。 Matrix-based pattern matching Regulatory motif:position-specific scoring matrix(PSSM) Binding motif of
已知motif筛查 (10) 加载motif库(Load Motif Library) 功能: 加载已知motif库(如JASPAR、HOMER内置库),用于筛查目标序列中的已知motif。 (11) 筛查每个motif(Screen Each Motif) 功能: 扫描目标序列中的已知motif实例,计算其富集显著性。 统计方法: 使用超几何分布或二项分布计算motif的富集p值。 结果输出 (12) Motif文件(Motif Files) 功能: 输出motif文件(.motif),包含motif的概率矩阵和富集统计信息。 已知motif筛查 (1) 加载motif库(Load Motif Library) 功能: 加载已知motif库(如JASPAR、HOMER内置库)。 结果输出 (1) Motif文件(Motif Files) 功能: 输出motif文件(.motif),包含motif的概率矩阵和富集统计信息。
进行分析 对motif 简单的介绍:单细胞还能拉上转录因子??? 流程 载入数据 数据库 JASPAR2020 获取motif矩阵:getMatrixSet 添加motif矩阵:AddMotifs 计算motif活性分数:RunChromVAR 寻找显著差异的peaks 获取motif矩阵 从数据库 JASPAR2020 获取motif矩阵:getMatrixSet # 从公共数据库中获取motif矩阵 # Get a list of motif position frequency , pfm = pfm ) # Building motif matrix # Finding motif positions # Creating Motif object # 得到motifs 计算motif活性分数:RunChromVAR # 计算 motif deviation score pbmc <- RunChromVAR( object = pbmc, genome =
通过一致性序列和sequence logo可以直观的表示某个motif的情况,但是在预测motif结合的位点时,只根据这些信息无法准确的判断查询序列上存在对应的motif。 预测输入序列上是否存在特定motif的位点的分析,称之为motif scanning, 示意如下 ? 就是在输入序列上查找特定motif出现的位置。 为了满足motif scanning分析的要求,对于motif而言,我们必须提供一个有效的能够代表motif又能够用于序列查找的一个信息,基于这样的出发点,提出了PWM矩阵的概念。 根据PPM矩阵,可以计算某个motif序列的概率。根据上述PPM矩阵,GAGGTAAAC出现的概率为 ? 根据PWM矩阵,可以对序列进行打分,以最终的得分值来判断是否为一个潜在的motif。根据上述PWM矩阵,GAGGTAAAC出现的得分值为 ?
我们在日常分析中,有时会比较不同物种间motif序列结构的保守性。今天小编教大家使用R包“ motifStack ”绘制美观的motif序列结构图! ? ## 安装R包 if (! 使用脚本前需要准备两个输入文件: 输入文件一:motif序列(第一列为ID,第二列为序列,Tab分隔)。 ? 输入文件二:motif ID。 ? ## 输入motif序列, motif ID及输出文件位置 sh ./run.sh motif.seq motif.id out_path 执行完脚本后即可获得矩阵文件,绘制motif序列结构图。 ") ## 生成图形 plot(motif) ? 如果你想绘制多个motif的序列图,可以将所有的motif矩阵文件放入一个文件夹中。
seqLogo是一个bioconductor上的R包,专门用于DNA序列的motif可视化,网址如下 https://www.bioconductor.org/packages/release/bioc /html/seqLogo.html 因为功能的单一性,所以其用法也特别的简单,只需要输入motif对应的PPM矩阵就可以了,下面通过一个实际例子来看下 ? 上图为一个motif的PFM矩阵,只需要通过以下几个步骤就可以得到对应的sequence logo。 1. 读取PFM矩阵 将PFM矩阵保存在一个文件pfm.txt中,内容如下 ?
一个简单的motif可以是,例如,一个模式pattern,而这个模式被这个group中的所有成员共享。例如WTRXEKXXY(这里,X代表任何氨基酸)。当然也有更复杂的motif模型。 Motif有时和特定的功能联系一起。 ? moti.png ? protien motif.jpg ? 那,motif和domains之间有什么联系?当你考虑蛋白质家族的时候,不仅要看整个序列,还有关注单独结构域。 因为,它们是一个基本的功能结构单位,因此找到单个结构域domain的序列motif是很有意义的。因此,你经常会发现一个蛋白质包含多个结构域,每个结构域都有一个与它所属的家族motif匹配的序列。 ? motif to domain.jpg ? domians and motif.jpg 最主要的区别是,domain是独立的稳定的,motif不是。
在之前的文章中,对motif的几个基本概念进行了简单介绍。一致性序列采用IUPAC碱基表示标准来描述motif的序列信息,sequence logo是结合碱基分布频率和一致性序列的一种直观展示形式。 本文对motif的碱基分布频率进行详细介绍。 PFM全称为position frequency matrix, 用于代表motif的碱基分布频数,本身是一个很容易了解的概念,以下图所示的motif序列为例 ? 每行为一种碱基,每一列为motif的一个位置。 在描述motif信息时,除了一致性序列和sequence logo外,PFM矩阵也是一个常见的元素。 采用了TRANSFAC数据库中的文件标准,AC表示motif编号,ID表示motif的名称,PO以及下面的行为对应的碱基分布频数。 4. MEME MEME格式的PFM矩阵示意如下 ?
ggseqlogo是一个motif可视化的R包,可以看做是seqLogo的加强版。 ", "CCTATTGTTCTC", "TCCATTGTTCGT", "CCAATTGTTTTG" ) 第二种为motif的PFM矩阵,以下图为例 ? 对于序列格式的信息,绘图方式如下 ggseqlogo(motif_seq) 输出结果如下 ? 对于PFM矩阵,绘图方式如下 ggseqlogo(motif_pfm) 输出结果如下 ? 绘制多个sequence logo 当有多个motif信息时,支持一键绘制多个motif的sequence logo, 用法如下 motif_list <- list( "A"=motif_pfm, " B"=motif_pfm, "C"=motif_pfm, "D"=motif_pfm) ggseqlogo(motif_list,ncol = 2) 将多个motif信息存储在list中,直接操作这个list
Homer这个软件比较强大,主要做ChIP-Seq分析,除此之外,还可以做RNAseq以及microarray的分析,并且还可以计算共表达基因中的motif。 原文:http://homer.ucsd.edu/homer/motif/rnaMotifs.html Analyzing Co-regulated Gene Lists for RNA motifs 主要用到homer中的findMotifs.pl命令: findMotifs.pl可以分析基因的启动子,并寻找相对于其他启动子而言富含目标基因启动子的motif。
引言 本教程将指导您如何在Signac平台上进行DNA序列的基序(Motif)分析。 # Get a list of motif position frequency matrices from the JASPAR database pfm <- getMatrixSet( x = mouse_brain, genome = BSgenome.Mmusculus.UCSC.mm10, pfm = pfm ) 为了简化 Signac 平台上的基序分析工作,设计了一个名为 Motif AddMotifs() 函数的作用是创建一个 Motif 对象,并将其整合到的小鼠大脑数据集中,同时还会包含每个峰的碱基组成等其他信息。 任何 Seurat 检测都可以通过 SetAssayData() 函数添加 Motif 对象。
WebLogo是一款经典的motif可视化软件,在很多的文章中都提到了使用该软件绘制motif的sequence logo。
JASPAR CORE 该类别下都是从文献中收集的,有实验证据支持的真核生物转录因子motif信息,而且经过了人工核对,是一个非冗余的,高质量的转录因子motif数据库,所以也是整个数据库中的核心。 每个motif编号以MA开头,示意如下 ? 2. Collection CNE 该数据集包含了233个调控人类非编码基因的转录因子motif信息,是根据Xie et al. Collection PBM 该类别下是运用体外技术分析了104个小鼠的转录因子后得到的motif信息,每个motif编号以PB开头,示意如下 ? 5. Collection SPLICE 该类别包含的是human剪切位点的motif序列,数据量很小,一共只有6个motif, 每个motif编号以SA开头,示意如下 ? 4, Binding sites 红色标识的是motif对应的具体的序列,示意如下 ? 该数据库提供了下载功能,主要是motif对应的PFM矩阵,示意如下 ?
Motif Discovery 这部分工具用于预测输入序列上的motif信息,支持DNA,RNA或者蛋白序列,对应的功能称之为de novo motif discovery,包含的工具列表如下 MEME Motif Scanning 这部分工具用于分析输入序列上可能的motif出现的位置,包含的工具列表如下 FIMO MAST MCAST GLAM2SCan 常见的应用场景是根据转录因子的motif Motif Comparison 这部分工具用于比较不同motif之间的相似性,包含了Tomtom这个工具。 motif既包含了一致性序列,也包含了PFM矩阵信息,借助这个工具,可以有效的判断两个motif之间的相似性。 经典的应用场景是将分析到的de novo motif与已知的motif数据库进行分析比对,查找相似的motif, 输出结果示意如下 ?
对于de novo motif分析而言,我们只需要提供序列就可以了。由于peak的长度范围存在一定的波动,通常选取peak中心,即峰值两侧固定长度的序列用于下游的motif分析。 同时为了提高运行效率,有时还会只挑选部分peak进行分析,比如按照p值或者富集倍数挑选最显著的1000个peak的序列来进行motif预测。准备好输入序列之后,就可以进行motif分析了。 输出文件包含了两个部分的结果 1. motif 提供了motif的sequence logo, PFM, PWM矩阵等信息 ? 2. motif location 提供了motif在输入序列上的位置信息,示意如下 ? 和motif在输入序列上的位置两种信息,在输出多个motif时,在输入序列上sites越多的motif优先输出,所以通常情况下只需要参考前3个motif就可以了,该工具更适用于motif种类较少的场景,
DREME也是一款常用的de novo motif分析软件,它具有以下几个特点 只支持核酸序列,即DNA和RNA序列的motif分析,不支持氨基酸序列 DREME需要两个序列集合,其中一个作为control 同时在输入的序列和其反向互补链上查找motif, 输出结果中RC Logo代表反向互补链上的motif。点击每个More可以查看每个motif的具体信息,示意如下 ? 给出了该motif和对应的碱基组合在两个序列集合中次数的个数统计和对应的p值等信息,需要注意的是,这里的个数统计不是简单的统计该字符在输入序列中出现的次数,而且在分析总的motif和对应的各种碱基组合的次数时是独立的操作 ,所以不是说每种碱基组合的次数叠加就是总的motif的次数。 DREME对应的命令行版本的基本用法如下 dreme -oc out_dir -png -p input.fa DREME适用于发现长度在3-8bp之间的motif, 而MEME的motif长度可以通过参数调整
通过WGS并计算end motifs的频率,得到一个类似表达谱的矩阵,总共包括4^4,即256个motif的谱: 随后,针对这个end motifs profile进行各种分析,比如 某个end motifs 频率差异箱线图:Alteration of Plasma DNA Motif CCCA in Patients with HCC,携带Dnase1l3缺失的小鼠的CCCA血浆DNA末端基序的减少 不同分组中 end motifs差异热图,可以对样本进行聚类图3A:Heatmap analysis of motif frequencies between non-HCC and HCC samples 多个 文献信息: doi: 10.1158/2159-8290.CD-19-0622 Cancer Discov 2020;10:664–73 Plasma DNA End-Motif Profiling as