Hi-C 热图

作者

[编辑] 郑虎;

[审核] .

注记

Hiplot 网站

本页面为 Hiplot Hi-C Heatmap 插件的源码版本教程，您也可以使用 Hiplot 网站实现无代码绘图，更多信息请查看以下链接:

https://hiplot.cn/basic/hic-heatmap?lang=zh_cn

Hi-C 热图用于显示不同染色体上的全基因组染色质与热图的相互作用。

环境配置

  • 系统: Cross-platform (Linux/MacOS/Windows)

  • 编程语言: R

  • 依赖包: data.table; jsonlite; ggplot2; RColorBrewer

# 安装包
if (!requireNamespace("data.table", quietly = TRUE)) {
  install.packages("data.table")
}
if (!requireNamespace("jsonlite", quietly = TRUE)) {
  install.packages("jsonlite")
}
if (!requireNamespace("ggplot2", quietly = TRUE)) {
  install.packages("ggplot2")
}
if (!requireNamespace("RColorBrewer", quietly = TRUE)) {
  install.packages("RColorBrewer")
}

# 加载包
library(data.table)
library(jsonlite)
library(ggplot2)
library(RColorBrewer)

数据准备

加载的数据具有三个列，其中第一个用于一个基因座箱索引，第二个是另一个基因座箱索引的第二列，而这两个基因座之间的相互作用频率是第三个。

# 加载数据
data <- data.table::fread(jsonlite::read_json("https://hiplot.cn/ui/basic/hic-heatmap/data.json")$exampleData$textarea[[1]])
data <- as.data.frame(data)

# 查看数据
head(data)
  index_bin1 index_bin2 freq
1        135        428   13
2        365        479   38
3        209        340    8
4        216        166   34
5        288        484    5
6        162        479   14

可视化

# Hi-C 热图
## 计算bins的个数
bins_num <- max(data$index_bin1) + 1
## 设置HiC数据的resolution
resolution <- 500
res <- resolution * 1000
# 设置分隔单位,以50Mb为单位进行分隔
intervals <- 50
spacing <- intervals * 1000000
## 计算breaks的数目
breaks_num <- (res * bins_num) / spacing
## 设置breaks
breaks <- c()
for (i in 0:breaks_num) {
  breaks <- c(breaks, i * intervals)
}

p <- ggplot(data = data, aes(x = index_bin1 * res, y = index_bin2 * res)) +
  geom_tile(aes(fill = freq)) +
  scale_fill_gradientn(
    colours = colorRampPalette(rev(brewer.pal(11,"RdYlBu")))(500),
    limits = c(0, max(data$freq) * 1.2)
  ) +
  scale_y_reverse() +
  scale_x_continuous(breaks = breaks * 1000000, labels = paste0(breaks, "Mb")) +
  scale_y_continuous(breaks = breaks * 1000000, labels = paste0(breaks, "Mb")) +
  theme(panel.grid = element_blank(), axis.title = element_blank()) +
  labs(title = paste0("(resolution: ", res / 1000, "Kb)"), x="", y="") +
  theme_bw() +
  theme(plot.title = element_text(hjust = 0.5),
        legend.position = "right", legend.key.size = unit(0.8, "cm"),
        panel.grid = element_blank())

p
图 1: Hi-C 热图

示例图每个小格表示每个基因，颜色深浅表示该基因表达量大小，表达量越大颜色越深（红色为上调，绿色为下调）。每行表示每个基因在不同样本中的表达量状况，每列表示每个样本所有基因的表达量情况。上方树形图表示不同组群和年龄的不同样本的聚类分析结果，左侧树形图表示来自不同样本的不同基因的聚类分析结果。