生信格式 | wig（基因组浏览器绘制）

Wig，BigWig，BedGraph，这是几种在基因组浏览器上绘制图形的数据格式。

不同的数据格式可以满足不同的显示需求，下面我们一一来看：

介绍

wig 文件全称叫 Wiggle Track Format，用来绘制基因组上的图形轨迹的文件格式。wig 格式是较老的格式，用来显示密集且连续的数据，比如GC含量，概率分数，转录组数据等。

wig 数据有两种类型：variableStep 和 fixedStep。

我们先来研究这两种类型的文件，后面在基因组浏览器中利用这些文件显示轨迹。

一、variableStep 格式

mark

1、特点及适用场景：

在指定的染色体片段区域绘制条形图
用于全基因组数据集（大约百万分之十的数据点）
指定的区域必须为恒定大小（由span参数指定）
数据点间具有不规则间隔的数据，但是在某些情况下建议谨慎
如果数据点的不规则间距太极端，此格式在编码和显示期间可能效率很低。在这种情况下，“bedGraph”是最佳格式。
一般UCSC不建议采用该格式作为基因组浏览器输入文件，因为考虑到数据集大小与索引构建，都不如 bigwig 更高效
使用 wigToBigWig 将 Wig 转换为 bigWig 文件，文件格式转换详解

2、格式：

声明行：以单词variableStep开头，后跟染色体规范。

数据行：两列，分别包含染色体位置和数据值。

variableStep  chrom=chrN
[span=windowSize]
  chromStartA  dataValueA
  chromStartB  dataValueB
  ... etc ...  ... etc ...

3、例子：

下面表示在2号染色体上的300701-300705位置均显示12.5

variableStep chrom=chr2
300701 12.5
300702 12.5
300703 12.5
300704 12.5
300705 12.5

可选的span参数（默认值：span = 1）允许更简洁地指定由连续的具有相同数据值的碱基组成的数据。

跨度从指定的每个染色体位置开始，并指示数据值应覆盖的碱基数。例如：应用span=5后，相当于：

variableStep chrom=chr2 span=5
300701 12.5

wiggle 格式用于快速显示非常密集的数据。当每1,024个碱基只有几个数据点时，variableStep格式会变得效率极低。

如果variableStep数据点相距大于约100个碱基，则建议使用 BedGraph格式。

二、fixedStep 格式

mark

1、特点及适用场景：

在指定的染色体片段区域绘制条形图
最适合用于全基因组数据集（大约百万分之十的数据点）
指定的区域必须为恒定大小（由span参数指定）
染色体位置精确地有规律的间隔（由step参数指定）

2、格式：

声明行：单词fixedStep开头，并包含染色体，起始坐标和步长的规范。

数据行：一列，包含数据值。

fixedStep  chrom=chrN
start=position  step=stepInterval
[span=windowSize]
  dataValue1
  dataValue2
  ... etc ...

3、例子：

表示3号染色体上的三个区域（每个区域5个碱基）：400601-400605、400701-400705和400801-400805，分别显示值11、22和33

fixedStep chrom=chr3 start=400601 step=100 span=5
11
22
33

对于variableStep和fixedStep格式，必须在整个数据集中使用相同的。如果未指定跨度，则使用默认跨度1。

顾名思义，fixedStep 在整个数据集中需要相同的大小步长。如果未指定，则步长为1。

三、数据值

wiggle 格式的数据值可以包含整数，实数，正值或负值，但不支持 NaN 值。未指定的位置没有数据，也就不会显示。

需要注意：wiggle文件（variableStep and fixedStep ）的染色体坐标是从1开始。

例如，对于长度为N的染色体，第一个位置为1，最后一个位置为N。

对于 bigwig 文件，使用 wiggle 转换为 bigwig，使用的染色体坐标是从1开始。

而使用bedGraph格式创建的BigWig文件使用0开始。

自定义 wiggle 轨迹的参数

track type=wiggle_0 name=track_label
description=center_label
visibility=display_mode color=r,g,b
altColor=r,g,b priority=priority
autoScale=on|off alwaysZero=on|off
gridDefault=on|off
maxHeightPixels=max:default:min
graphType=bar|points
viewLimits=lower:upper
yLineMark=real-value yLineOnOff=on|off
windowingFunction=mean+whiskers|maximum|mean|minimum
smoothingWindow=off|2-16

其他参数

autoScale                                      # default is on
alwaysZero                                     # default is off
gridDefault                                    # default is off
maxHeightPixels                       # default is 128:128:11
graphType                                  # default is bar
viewLimits                                # default is range found in data
viewLimitsMax                             # suggested bounds of viewLimits, but not enforced
yLineMark                                  # default is 0.0
yLineOnOff                                     # default is off
windowingFunction  # default is maximum, mean+whiskers is recommended
smoothingWindow                            # default is off
transformFunc                                # default is NONE

例子

1、下面是 Wig 格式的文件，分别包含 variableStep 和 fixedStep 格式创建的两段轨迹

browser position chr19:49304200-49310700
browser hide all
#	150 base wide bar graph at arbitrarily spaced positions,
#	threshold line drawn at y=11.76
#	autoScale off viewing range set to [0:25]
#	priority = 10 positions this as the first graph
#	Note, one-relative coordinate system in use for this format
track type=wiggle_0 name="variableStep" description="variableStep format" visibility=full autoScale=off viewLimits=0.0:25.0 color=50,150,255 yLineMark=11.76 yLineOnOff=on priority=10
variableStep chrom=chr19 span=150
49304701 10.0
49304901 12.5
49305401 15.0
49305601 17.5
49305901 20.0
49306081 17.5
49306301 15.0
49306691 12.5
49307871 10.0
#	200 base wide points graph at every 300 bases, 50 pixel high graph
#	autoScale off and viewing range set to [0:1000]
#	priority = 20 positions this as the second graph
#	Note, one-relative coordinate system in use browser position chr19:49304200-49310700
browser hide all
#	150 base wide bar graph at arbitrarily spaced positions,
#	threshold line drawn at y=11.76
#	autoScale off viewing range set to [0:25]
#	priority = 10 positions this as the first graph
#	Note, one-relative coordinate system in use for this format
track type=wiggle_0 name="variableStep" description="variableStep format" visibility=full autoScale=off viewLimits=0.0:25.0 color=50,150,255 yLineMark=11.76 yLineOnOff=on priority=10
variableStep chrom=chr19 span=150
49304701 10.0
49304901 12.5
49305401 15.0
49305601 17.5
49305901 20.0
49306081 17.5
49306301 15.0
49306691 12.5
49307871 10.0
#	200 base wide points graph at every 300 bases, 50 pixel high graph
#	autoScale off and viewing range set to [0:1000]
#	priority = 20 positions this as the second graph
#	Note, one-relative coordinate system in use for this format
track type=wiggle_0 name="fixedStep" description="fixedStep format" visibility=full autoScale=off viewLimits=0:1000 color=0,200,100 maxHeightPixels=100:50:20 graphType=points priority=20
fixedStep chrom=chr19 start=49307401 step=300 span=200
1000
 900
 800
 700
 600
 500
 400
 300
 200
 100