Biopython 基因组分析

基因组是一组完整的 DNA，包括其所有基因。基因组分析是指研究个体基因及其在遗传中的作用。

基因组图

基因组图将遗传信息表示为图表。 Biopython 使用 Bio.Graphics.GenomeDiagram 模块来表示 GenomeDiagram。 GenomeDiagram 模块需要安装 ReportLab。

创建图表的步骤

创建图表的过程一般遵循以下简单模式：

• 为要显示的每个单独的特征集创建一个 FeatureSet，并向它们添加 Bio.SeqFeature 对象。

• 为要显示的每个图形创建一个 GraphSet，并向它们添加图形数据。

• 为图表上所需的每个轨道创建一个轨道，并将 GraphSets 和 FeatureSets 添加到所需的轨道。

• 创建一个图表，并将轨道添加到其中。

• 告诉图表绘制图像。

• 将图像写入文件。

我们以输入 GenBank 文件为例：

https://raw.githubusercontent.com/biopython/biopython/master/Doc/examples/ls_orchid.gbk 并从 SeqRecord 对象中读取记录，然后最终绘制基因组图。下面解释一下，

我们先导入所有模块，如下图：

>>> from reportlab.lib import colors 
>>> from reportlab.lib.units import cm 
>>> from Bio.Graphics import GenomeDiagram

现在，导入 SeqIO 模块读取数据：

>>> from Bio import SeqIO 
record = SeqIO.read("example.gb", "genbank")

在这里，记录从 genbank 文件中读取序列。

现在，创建一个空图表来添加轨迹和特征集：

>>> diagram = GenomeDiagram.Diagram(
    "Yersinia pestis biovar Microtus plasmid pPCP1")
>>> track = diagram.new_track(1, name="Annotated Features") 
>>> feature = track.new_set()

现在，我们可以使用从绿色到灰色的替代颜色来应用颜色主题更改，定义如下：

>>> for feature in record.features: 
>>>    if feature.type != "gene": 
>>>       continue 
>>>    if len(feature) % 2 == 0: 
>>>       color = colors.blue 
>>>    else: 
>>>       color = colors.red 
>>> 
>>>    feature.add_feature(feature, color=color, label=True)

现在你可以在屏幕上看到以下响应：

<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x105d3dc90> 
<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x105d3dfd0> 
<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x1007627d0> 
<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x105d57290> 
<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x105d57050> 
<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x105d57390> 
<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x105d57590> 
<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x105d57410> 
<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x105d57490> 
<Bio.Graphics.GenomeDiagram._Feature.Feature object at 0x105d574d0>

让我们为上面的输入记录画一个图：

>>> diagram.draw(
    format = "linear", orientation = "landscape", pagesize = 'A4',
    ... fragments = 4, start = 0, end = len(record))
>>> diagram.write("orchid.pdf", "PDF") 
>>> diagram.write("orchid.eps", "EPS") 
>>> diagram.write("orchid.svg", "SVG") 
>>> diagram.write("orchid.png", "PNG")

执行上述命令后，你可以在 Biopython 目录中看到以下图像。

** Result **
genome.png

你还可以通过以下更改以圆形格式绘制图像：

>>> diagram.draw(
    format = "circular", circular = True, pagesize = (20*cm,20*cm),
    ... start = 0, end = len(record), circle_core = 0.7)
>>> diagram.write("circular.pdf", "PDF")

染色体概述

DNA分子被包装成称为染色体的线状结构。每条染色体由 DNA 组成，DNA 紧紧缠绕在称为组蛋白的蛋白质周围，支持其结构。

当细胞不分裂时，染色体在细胞核中是不可见的——即使在显微镜下也不可见。然而，构成染色体的 DNA 在细胞分裂过程中变得更加紧密，然后在显微镜下可见。

在人类中，每个细胞通常包含 23 对染色体，总共 46 对。其中 22 对称为常染色体，在男性和女性中看起来相同。第 23 对，即性染色体，在男性和女性之间存在差异。女性有两个 X 染色体拷贝，而男性有一个 X 和一个 Y 染色体。