CIRCOS圈图绘制-最简单绘图和解释

Circos是绘制圈图的神器,在页面有很多CIRCOS可视化的示例。

Circos可以在线使用,在线使用时是把表格转为圈图,不过只允许最大75行和75列;做一些简单的示意图会比较好,最后时会介绍下在线的tableviewer的使用。

也可以安装在本地,在本地可以绘制基于基因组的更复杂的图。

Circos由Perl写成,安装相对简单,只要Perl的包都装好了就可以了。

Circos安装

从下载Circos安装包,并解压,把安装包内的bin目录加载到环境变量。wget http://circos.ca/distribution/circos-0.69-6.tgztar xvzf circos-0.69-6.tgzln -s `pwd`/circos-0.69-6/bin/* ~/bin #make sure ~/bin is in $PATHor# 注意pwd两侧的反引号export PATH=$PATH:`pwd`/circos-0.69/bin安装依赖的Perl包配置CPANM (CPANM是一个文件,下载下来,增加可执行属性,放到环境变量中即可使用)# 若无根用户权限,也可放入自己家目录下在环境变量内的目录中就可以 wget-O /sbin/cpanmchmod +x /sbin/cpanm获得依赖的Perl包,circos -moduleok 1.11 Carpmissing Clonemissing Config::Generalok 3.3 Cwdok 2.124 Data::Dumperok 2.55 Digest::MD5ok 2.77 File::Basenameok 3.3 File::Spec::Functionsok 0.22 File::Tempok 1.50 FindBinmissing Font::TTF::Fontmissing GDmissing GD::Polylineok 2.38 Getopt::Longok 1.14 IO::Filemissing List::MoreUtilsok 1.21 List::Utilmissing Math::Bezierok 1.60 Math::BigFloatmissing Math::Roundmissing Math::VecStatok 1.01_03 Memoizeok 1.17 POSIXmissing Params::Validateok 1.36 Pod::Usagemissing Readonlymissing Regexp::Commonmissing SVGmissing Set::IntSpanmissing Statistics::Basicok 2.20 Storableok 1.11 Sys::Hostnameok 2.0.0 Text::Balancedmissing Text::Formatok 1.9721 Time::HiRes获取缺失模块并安装# 第一句话的目的只是查看需要运行的命令,直接运行第二句就好circos -module | grep missing | awk {a=a" "$2;}END{print "cpanm"a}circos -module | grep missing | awk {a=a" "$2;}END{system("cpanm"a);}再运行circos -module发现GD和GD::Polyline没安装上,查看错误信息是No package gdlib found# 根用户yum install gd-devel然后再用cpanm安装GD和GD::Polyline。

最简单出图

把下面的内容存储到任意目录下的任意文件比如ehbio.conf下,然后运行circos -conf ehbio.conf就可以获得circos的图circos.png和circos.svg。

karyotype = data/karyotype/karyotype.human.txt <ideogram> <spacing> default = 0.005r </spacing> radius    = 0.9r thickness = 20p fill      = yes </ideogram> ################################################################ # The remaining content is standard and required. It is imported # from default files in the Circos distribution. # # These should be present in every Circos configuration file and # overridden as required. To see the content of these files, # look in etc/ in the Circos distribution. <image> # Included from Circos distribution. <<include etc/image.conf>> </image> # RGB/HSV color definitions, color lists, location of fonts, fill patterns. # Included from Circos distribution. <<include etc/colors_fonts_patterns.conf>> # Debugging, I/O an dother system parameters # Included from Circos distribution. <<include etc/housekeeping.conf>>

上述命令是怎么运行的呢?

# karyotype定义染色体的名字、ID、起始位置信息,是绘制图的根本 karyotype = data/karyotype/karyotype.human.txt # 必须的部分,控制染色体信息显示 <ideogram> # 定义染色体之间的间距,为图形半径的5% (r代表radius,半径) <spacing> default = 0.005r </spacing> # 染色体区域的绘制位置,默认所有染色体都处于远离圆心同样距离的位置 # 这里设置的是图形半径的0.9倍的位置 # 也可以设置绝对像素值 radius    = 0.9r # 染色体区域的宽度,可以是相对图形半径,也可以说绝对像素值 thickness = 20p # 染色体区域填充颜色 fill      = yes </ideogram> ################################################################ # The remaining content is standard and required. It is imported # from default files in the Circos distribution. # # These should be present in every Circos configuration file and # overridden as required. To see the content of these files, # look in etc/ in the Circos distribution. # 这些都是引用文件,暂时不去管什么意思,后面用到再逐个解释。 # 但是绘图时这些必须引用。下面会解释下最关键的引用位置。 <image> # Included from Circos distribution. <<include etc/image.conf>> </image> # RGB/HSV color definitions, color lists, location of fonts, fill patterns. # Included from Circos distribution. <<include etc/colors_fonts_patterns.conf>> # Debugging, I/O an dother system parameters # Included from Circos distribution. <<include etc/housekeeping.conf>>

最开始看CIRCOS的配置文件时,不理解其是如何查找用到的数据和配置目录时,不过上面配置文件中被注释掉的一句话泄露了天机look in etc/ in the Circos distribution。配置文件和数据文件默认先在当前目录查找,若没有则去CIRCOS的安装目录下查找。

下面列出了CIRCOS搜索配置文件时查找的目录(搜索数据时也类似)

. ./etc /MPATHB/soft/circos-0.69-6/bin/etc /MPATHB/soft/circos-0.69-6/bin/../etc /MPATHB/soft/circos-0.69-6/bin/.. /MPATHB/soft/circos-0.69-6/bin

不得不敢写CIRCOS的日志输出,很详细,每次都刷屏。当我们运行CIRCOS失败时,看下日志信息,会得到很多提示。

数据和配置文件都在CIRCOS安装目录下,那么先看看它的目录结构吧。

circos安装目录介绍

bin: 目录下是circos可执行程序,加入环境变量即可

data: 目录下有一个文件夹karyotype,里面收录了几个物种染色体信息文件。

karyotype.chimp.txt karyotype.arabidopsis.tair10.txt karyotype.human.hg38.txt karyotype.human.hg19.txt karyotype.mouse.mm10.txt karyotype.yeast.txt karyotype.zeamays.txt

这个是绘制CIRCOS图所必须的一个文件 (文件的内容虽然通常是染色体的信息,但不局限于染色体信息,其它的区域信息、时间序列信息都可以使用)

文件内容如下 (#后面是注释,会被忽略)

前两列是固定的,chr -。chr表示定义一条染色体;-表示指定这个区域的父区域,染色体没有父区域,用-代替。

ID是当前区域的名字,其子区域的父区域列都使用这个名字。如果同时绘制多个物种,可在ID中包含物种的代号。

LABEL是当前区域显示的名字。

START END是当前区域的范围,必须是整个的区域。如果想显示部分区域,可在后续配置中修改。

COLOR是当前区域的颜色,CIRCOS为每个染色体有定义好的颜色,存储于etc/colors.conf。除了预先定义了染色体的颜色,还定义了一些颜色变量可以直接使用。

#chr - ID LABEL START END COLOR chr - hs1 1 0 chr1 chr - hs2 2 0 chr2 chr - hs3 3 0 chr3 chr - hs4 4 0 chr4 chr - hs5 5 0 chr5 chr - hs6 6 0 chr6 chr - hs7 7 0 chr7 chr - hs8 8 0 chr8 chr - hs9 9 0 chr9

etc目录下是配置文件,前面引用到了3个。

image.conf内容如下

<<include image.generic.conf>> <<include background.white.conf>>

image.generic.conf内容如下,定义了输出的图形的名字、格式、大小等,这些都可以在自定义配置文件,即前面提到的ehbio.conf中覆盖。

dir   = . #dir  = conf(configdir) file  = circos.png png   = yes svg   = yes # radius of inscribed circle in image radius         = 1500p # by default angle=0 is at 3 oclock position angle_offset      = -90 #angle_orientation = counterclockwise auto_alpha_colors = yes auto_alpha_steps  = 5

background.white.conf只定义了背景是白色。

colors_fonts_patterns.conf引用了颜色、字体、预定义的图形文件信息的配置

<colors> <<include etc/colors.conf>> </colors> <fonts> <<include etc/fonts.conf>> </fonts> <patterns> <<include etc/patterns.conf>> </patterns>

colors.conf及其引用文件内容摘录如下,利用RGB组合设置了颜色变量、系列颜色和染色体的颜色。(染色体的名字全部使用小写)

dpblue   = 0,153,237 vdpblue  = 0,136,220 vvdpblue = 0,120,204 vvlpurple = purples-7-seq-1 vlpurple  = purples-7-seq-2 gpos100 = 0,0,0 gpos    = 0,0,0 gpos75  = 130,130,130 chr1  = 153,102,0 chr2  = 102,102,0 chr3  = 153,153,30

patterns.conf定义特殊小图形的信息

# pattern fills for PNG files vline        = tiles/vlines.png vline-sparse = tiles/vlines-sparse.png hline        = tiles/hlines.png hline-sparse = tiles/hlines-sparse.png checker        = tiles/checkers.png checker-sparse = tiles/checkers-sparse.png dot        = tiles/dots.png dot-sparse = tiles/dots-sparse.png solid      = tiles/solid.png

housekeeping.conf必须在最上层自定义配置文件中(也就是ehbio.conf)中引用。这个文件名字起的很生物,持家配置,必须要,而且不建议修改。具体内容就不列出了,感兴趣的自己去看。