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chenziyin 6 лет назад
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# miRNAseq
### 安装指南

用于miRNA-seq二代测序数据分析
```bash
# 激活choppy环境
source activate choppy
# 安装app
choppy install chenziyin/miRNAseq
```



### 快速使用

1. 新建项目文件夹

2. 准备样本描述文件:samples.csv

- 文件需为csv格式(以逗号分隔的文本)
- 文件中必须包含的列为:
- sample_id:样本名称,该名称将自动作为生成结果文件的前缀名
- raw_fastq:原始FASTQ测试数据所在OSS路径
- adapter_seq:建库时所使用3’ 接头序列(详见附录A. 常用建库方法接头序列)
- randomBase_in_adapter:接头末端的随机碱基个数(详见附录A. 常用建库方法接头序列)

> 注意:
>
> 使用excel制作csv文件时,请不要将保存的csv文件直接作为输入,易导致异常错误。
>
> 推荐使用文本编辑器(如记事本,notepad++等)打开csv文件,确认:
>
> (1)每2个值之间使用逗号分隔,行末没有逗号
>
> (2)逗号前后没有多余的空格(非常重要!!!)
>
> (3)每行前后没有多余的逗号,且没有多余的仅由逗号组成的行
>
> 如果在服务器上运行choppy,推荐使用 ``` vim samples.csv``` 命令新建samples.csv文件,并将表格以逗号分隔的纯文本形式粘贴至其中,并按```esc```+```ZZ``` 退出

3. 批量提交任务

```bash
choppy batch miRNAseq-latest <File::samples.csv> --project-name <String::project_name>
```

参数说明:

- ```<File::samples.csv>```:此处填写在上一步之做的***samples.csv***所在路径
- ```<String::project_name>```:自定义项目名称,app的运行结果将自动存储在以该名称命名的文件夹下

> 注意:
>
> 1) 左右尖角括号(<>)代表此处的值需要由用户根据实际情况键入相应的值。替换入具体值后左右不需要保留尖叫括号
>
> 2)```--project-name```为必须参数,project_name中包含空格,短横线等特殊字符会导致异常



### app测试

用于app测试的文件位于 ***oss://choppy-app-example-data/miRNAseq/*** 目录下

- **Test_10k_NEXTflex.fastq.gz** 中包含了NEXTflex small RNA kit v3所建文库的测序结果中的前10000条read

- **test_10k_QIAseq.fastq.gz** 中包含了QIAseq miRNA kit所建文库的测序结果中的前10000条read

- **samples.csv**是app测试时所需提交的samples.csv文件


### 输出文件说明

运行APP后,

每个sample对应一个文件夹,文件夹下结构如下:

— call-Align2Mature

​ — <sample_ID>.align2mature.log

​ — <sample_ID>.align2mature.sam

​ — <sample_ID>.matureUnaligned.fastq

— call-LengthStats

​ — **<sample_ID>.trimAdapt.lengthDistribute**

— call-ReadFilter

​ — <sample_ID>.trimAdapt.filter.fastq.gz

​ — <sample_ID>.filter.log

— call-ReadStats

​ —**<sample_ID>.readStats**

— Call-TrimAdapt/

​ — <sample_ID>.trimAdapt.fastq.gz

​ — <sample_ID>.trimAdapt.log



- **<sample_ID>.matureMiR.readCount**:定位到每个miRNA的原始read数

- 质量控制文件

- **<sample_ID>.readStats**:文库中read去向
- Total Input:测序得到的总read数
- Adapter dimer:引物二聚体read数
- Low quality:由于质量不符合要求损失的read数(包括单碱基质量过低,或N碱基数目过多)
- Too short:由于插入片段长度过短损失的read数
- For align: 所有通过质量过滤,进入序列比对环节的的片段数
- Mature miRNA:成熟miRNA片段数

- **<sample_ID>.trimAdapt.lengthDistribute**:文库中插入片段长度分布



### APP概述

miRNAseq analysis pipeline 是一个全自动app,用于对miRNA-seq二代测序FASTQ结果中的human miRNA片段定量。

#### 适用范围:

1. 本APP适用于ILLUMINA系列测序仪(HiSeq, NextSeq, NovaSeq等)产生的SE50/SE75二代测序数据。对于PE数据,请提供R1 FASTQ和3‘接头序列作为数据源

2. 本APP默认用于Human miRNA定量。如用于其他物种,请通过 ```dir_index_mature```和```prefix_index_mature```参数制定相应物种的参考miRNA序列组

3. 目前尚不支持UMI分析



### 流程与参数



#### 适用的软件及版本

- Fastp:0.19.6
- Bowtie: 1.2.2



### 流程示意

![smallRNA analysis pipeline_ForChoppy](/Users/ziyin/Desktop/assets/smallRNA analysis pipeline_ForChoppy.jpg)

#### 参考基因组

下载自 *miRBase v22.1* ( [http://www.mirbase.org](http://www.mirbase.org/) )mature.fa 并进行一下编辑:

(1)仅提取出其中人miRNA序列

(2)将U碱基转化为T碱基

(3)合并序列相同的 miRNA ID

(4)根据成熟体所对应的剪切前体(pre-miRNA),将成熟体序列两端各延伸5bp



#### 详细参数

1. 切除接头:根据```adapter_sequence``` 序列进行切除,切除时使用fastp默认参数

2. 质量过滤:

1)一条read中,质量不满足```qualified_quality_phred(default:20)``` 的碱基在read占比超过```unqualified_percent_limit(default:20)```%时,该read将被过滤

2) read中,N碱基数目超过```n_base_limit (default: 5)```的read将被过滤

3. 长度过滤:去接头后长度小于```length_required(default:16)```的read将被过滤

4. miRNA识别

- 使用bowtie(end-to-end模式)进行匹配

- 配对后,错配碱基的质量和小于```sum_unmatch_quality_limit (default:40)```即被认定匹配成功
- 即错配碱基测序置信度较高(Q-value>30)时,最多允许1个错配。
- 随着错配碱基测序置信度(Q-value)的降低,允许的错配数增多



## 附录

### A.常用建库方法及接头序列

| 建库试剂盒 | adapter_seq | randomBase_in_adapter | 参考资料 |
| ------------------------------------------------------------ | ---------------------- | --------------------- | -------- |
| Truseq smallRNA library prep kit (Illumina) | TGGAATTCTCGGGTGCCAAGG | 0 | [1] |
| QIAseq miRNA Library Kit (QIAGEN) | AACTGTAGGCACCATCAAT | 0 | [2 |
| NEBNext Multiplex Small RNA Library Prep Set for Illumina (NEB) | AAGATCGGAAGAGCACACGTCT | 0 | [3] |
| NEXTflex small RNA Kit | TGGAATTCTCGGGTGCCAAGG | 4 | [4] |

[1] Illumina Adapter Sequences ([1000000002](http://choppy.3steps.cn/chenziyin/miRNAseq/src/branch/master/commit/1000000002694) v07) From <http://support.illumina.com.cn/downloads/illumina-customer-sequence-letter.html>

[2] <https://www.qiagen.com/us/resources/faq?id=>[f12b85b4](http://choppy.3steps.cn/chenziyin/miRNAseq/src/branch/master/commit/f12b85b4)-df4f-43b5-9e82-[a4fd0ddbdc](http://choppy.3steps.cn/chenziyin/miRNAseq/src/branch/master/commit/a4fd0ddbdcc0)&lang=en

[3] NEBNext Multiplex Small RNA Library Prep Set for Illumina manual

[4] NEXTflex® Small RNA-Seq Kit v3 Automation Guide

### B. FAQ

**Q1 结果中没有检测到miRNA / miRNA检出率过低 **

**A2.**

首先需要确认是否切接头成功。方法为打开~/Call-TrimAdapt/trimAdapt.log日志文件,查看Filtering result*项目下的:

***reads with adpater trimmed***:该项为接头切除成功的read数,数值过低说明接头识别失败,需要检查提供的接头序列(```adapter_seq```)是否正确。

之后打开~/call-ReadStats/<sample_ID>.readStats文件查看文库中片段组成:

(1)***Adapter dimer***较高提示建库过程中连接效率低,文库产物被大量的引物二聚体所占据

(2)***Low quality***较高提示此次测序质量较差,可以用于比对的片段占比较低

(3)***Too short***:较高提示抽提/建库过程存在问题或者样本质量较差,导致文库中插入大量的短(16bp一下)片段

(4)若***For align***: 项数值正常,而检测到的miRNA数量低,考虑

​ a. 如果建库时使用了4N引物,

​ 查看samples.csv中,```randomBase_in_adapter```是否设置正确。

​ 查看~/call-TrimAdapt/**<sample_ID>.trimAdapt.log**日志文件,若其中没有trim 4 random base相关记录,则可能是```randomBase_in_adapter```设置不正确

​ 打开~ /call-LengthStats/**<sample_ID>.trimAdapt.lengthDistribute**,若片段主要分布在32bp附近,则很可能是4N碱基未切除成功

​ b. 如果建库时未使用4N引物

​ 打开~ /call-LengthStats/**<sample_ID>.trimAdapt.lengthDistribute**,查看片段长度分布

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