转录组入门（2）：读文章拿到测序数据

本系列课程学习的文章是：AKAP95 regulates splicing through scaffolding RNAs and RNA processing factors. Nat Commun 2016 Nov 8;7:13347. PMID: 27824034
很容易在文章里面找到数据地址GSE81916 这样就可以下载sra文件

数据下载部分

第一步：在PubMeb上查找文献

image.png

第二步： 根据文献的method部分找到RNA-Seq是如何存放的

第三步： 在GEO上查找GSE81916
GEO站点： https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/

找到了NCBI的SRA工具下载所需要的SRR编号。

GEO网址： https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE81916 分为两个部分：

• 共同部分：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=
• 变动部分：GSE81916

FTP网址ftp://ftp-trace.ncbi.nlm.nih.gov/sra/sra-instant/reads/ByStudy/sra/SRP/SRP075/SRP075747 可以分为以下几个部分

• 所有SRA数据的共同部分： ftp://ftp-trace.ncbi.nlm.nih.gov/sra/sra-instant
• reads表示存放reads数据，在FTP可以看到另一个选项是analysis，表示分析结果
• ByStudy表示根据Study进行分类，其他还可以根据实验ByExp,根据Run,ByRun.
• sra/SRP/SRP075/SRP075747: 后面部分都是为了便于检索。

第四步：通过循环，分别用prefetch下载数据

for i in `seq 48 62`;
do
    prefetch SRR35899${i}
done

知识点：如何用循环批量下载数据

注： 数据很大，需要下载很久，这段时间去看文章所用的分析方法。

文章所用方法：

内容主要在Bioinformatic analyses部分
比对：

• 比对软件：TopHat (v2.0.13)
• 参考基因组：human reference genome (GRCh37/hg19)
• GTF文件： GTF version GRCh37.70
• 只保留MQ >30的map结果
• Picard-tools (v1.126)： 计算平均插入大小(mean insert sizes)和标准差

read count: 软件：HTSeq v0.6.0

差异表达分析： DESeq (v3.0)

差异外显子使用分析： DEXSeq (v3.1)

GO富集分析：DAVID (http://david.ncifcrf.gov/).

实验设计：
样本9-15为mRNA-Seq测序结果，用于分析人类293个细胞（9-11）和小鼠ES细胞（12-15）d的AKAP95敲出影响。

文章到底用RNA-Seq做了那些事情

为了评估AKAP95对AS的全局影响，他们删除了人类293 cell和小鼠ES细胞，通过RNA-Seq和DEXseq 分析找到细胞mRNA的不同外显子使用。由于DEXseq考虑到了生物学变异，因此对假阳性（False discovery)有可信的控制。在 293 cell 和 ES cell中，AKAPP95 KD都导致更多地外显子使用减少，意味着APAP95通过促进外显子融合调节全局地可变剪切（AS). 他们用PCR-based assay验证了结果。

文章用了火山图展示被影响地外显子，用饼图可视化多少个外显子被下调了。Fold change is the ratio of the normalized exon level in AKAP95 KD over that in control cells.

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为了证明外显子使用(exon usage)降低不是因为基因表达量降低导致的技术偏差，作者从三个角度进行论证

1. 工具角度，DEXseq根据基因的总外显子信号水平标准化每个外显子信号
2. 数据分析，AKAP95 KD的细胞中那些外显子使用被影响的大部分基因，表达量没有降低，所以和表达量无关，还用图证明。Fold change is the ratio of the normalized exon level in AKAP95 KD over that in control cells.

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3. PCR数据证实
4. 小鼠的也是如此

确定可变外显子使用是AKAP95的直接影响， 他们比较了AKAP95物理靶点（基于AKAP95 RIP-Seq)和功能位点（基于mRNA-Seq)。 那些AKAP95结合到内含子的基因和外显子使用显著性变化（AKAP95 KD）的基因显著性重叠。
逻辑就是： 如果A和B有关，那么有A就有B， 没有A就没有B，且这种关系不是偶然的。

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确定AKAP95靶点参与的生物学通路，他们用了基因本体论（GO)分析了AKAP95的功能位点和物理位点。结果揭示那些AKAP95 KD 的293细胞中那些差异外显子使用的基因，显著性的富集在chromatin/transcription regulators and RNA processing factors。那些RIP-Seq找到基因也是如此。

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综上， AKAP95可能通过直接和间接调节染色质，转录和RNA加工调节全局基因表达。

拓展提高： 写一个Python脚本下载GEO数据

下载数据的过程无非是根据GEO找到FTP的地址，然后用wget或者prefetch下载而已。在我们今后的生涯里必然会遇到很多次类似的情况，所以写个脚本吧。

脚本逻辑很简单：

1. 根据GEO accession找到FTP地址
2. 用wget循环下载FTP地址下的数据

考虑到GEO会变，每个人的Python版本也不一样，我临时写的代码的稳健性不好，所以这里就不贴代码了。