]> git.donarmstrong.com Git - rsem.git/blobdiff - README.md
The order of @SQ tags in SAM/BAM files can be arbitrary now
[rsem.git] / README.md
index 5acd5937db2f573f9e2a3900baa9bb5b84cdec3c..77c0693af045ab7daa551055dff244905bca111f 100644 (file)
--- a/README.md
+++ b/README.md
@@ -13,6 +13,7 @@ Table of Contents
 * [Usage](#usage)
 * [Example](#example)
 * [Simulation](#simulation)
+* [Generate Transcript-to-Gene-Map from Trinity Output](#gen_trinity)
 * [Acknowledgements](#acknowledgements)
 * [License](#license)
 
@@ -21,13 +22,21 @@ Table of Contents
 ## <a name="introduction"></a> Introduction
 
 RSEM is a software package for estimating gene and isoform expression
-levels from RNA-Seq data.  The new RSEM package (rsem-1.x) provides an
-user-friendly interface, supports threads for parallel computation of
-the EM algorithm, single-end and paired-end read data, quality scores,
-variable-length reads and RSPD estimation. It can also generate
-genomic-coordinate BAM files and UCSC wiggle files for visualization. In
-addition, it provides posterior mean and 95% credibility interval
-estimates for expression levels.
+levels from RNA-Seq data. The RSEM package provides an user-friendly
+interface, supports threads for parallel computation of the EM
+algorithm, single-end and paired-end read data, quality scores,
+variable-length reads and RSPD estimation. In addition, it provides
+posterior mean and 95% credibility interval estimates for expression
+levels. For visualization, It can generate BAM and Wiggle files in
+both transcript-coordinate and genomic-coordinate. Genomic-coordinate
+files can be visualized by both UCSC Genome browser and Broad
+Institute's Integrative Genomics Viewer (IGV). Transcript-coordinate
+files can be visualized by IGV. RSEM also has its own scripts to
+generate transcript read depth plots in pdf format. The unique feature
+of RSEM is, the read depth plots can be stacked, with read depth
+contributed to unique reads shown in black and contributed to
+multi-reads shown in red. In addition, models learned from data can
+also be visualized. Last but not least, RSEM contains a simulator.
 
 ## <a name="compilation"></a> Compilation & Installation
 
@@ -81,8 +90,8 @@ documentation page](http://deweylab.biostat.wisc.edu/rsem/rsem-calculate-express
 #### Calculating expression values from single-end data
 
 For single-end models, users have the option of providing a fragment
-length distribution via the --fragment-length-mean and
---fragment-length-sd options.  The specification of an accurate fragment
+length distribution via the '--fragment-length-mean' and
+'--fragment-length-sd' options.  The specification of an accurate fragment
 length distribution is important for the accuracy of expression level
 estimates from single-end data.  If the fragment length mean and sd are
 not provided, RSEM will not take a fragment length distribution into
@@ -93,56 +102,93 @@ consideration.
 By default, RSEM automates the alignment of reads to reference
 transcripts using the Bowtie alignment program.  To use an alternative
 alignment program, align the input reads against the file
-'reference_name.idx.fa' generated by rsem-prepare-reference, and format
+'reference_name.idx.fa' generated by 'rsem-prepare-reference', and format
 the alignment output in SAM or BAM format.  Then, instead of providing
-reads to rsem-calculate-expression, specify the --sam or --bam option
+reads to 'rsem-calculate-expression', specify the '--sam' or '--bam' option
 and provide the SAM or BAM file as an argument.  When using an
-alternative aligner, you may also want to provide the --no-bowtie option
-to rsem-prepare-reference so that the Bowtie indices are not built.
+alternative aligner, you may also want to provide the '--no-bowtie' option
+to 'rsem-prepare-reference' so that the Bowtie indices are not built.
+
+RSEM requires all alignments of the same read group together. For
+paired-end reads, RSEM also requires the two mates of any alignment be
+adjacent. If the alternative aligner does not satisfy the first
+requirement, you can use 'convert-sam-for-rsem' for conversion. Please run
+   convert-sam-for-rsem --help
+
+to get usage information or visit the [convert-sam-for-rsem
+documentation
+page](http://deweylab.biostat.wisc.edu/rsem/convert-sam-for-rsem.html).
+
+However, please note that RSEM does ** not ** support gapped
+alignments. So make sure that your aligner does not produce alignments
+with intersions/deletions. Also, please make sure that you use
+'reference_name.idx.fa' , which is generated by RSEM, to build your
+aligner's indices.
 
 ### III. Visualization
 
-RSEM contains a version of samtools in the 'sam' subdirectory. When
-users specify the --out-bam option RSEM will produce three files:
-'sample_name.bam', the unsorted BAM file, 'sample_name.sorted.bam' and
-'sample_name.sorted.bam.bai' the sorted BAM file and indices generated
-by the samtools included.
+RSEM contains a version of samtools in the 'sam' subdirectory. RSEM
+will always produce three files:'sample_name.transcript.bam', the
+unsorted BAM file, 'sample_name.transcript.sorted.bam' and
+'sample_name.transcript.sorted.bam.bai' the sorted BAM file and
+indices generated by the samtools included. All three files are in
+transcript coordinates. When users specify the --output-genome-bam
+option RSEM will produce three files: 'sample_name.genome.bam', the
+unsorted BAM file, 'sample_name.genome.sorted.bam' and
+'sample_name.genome.sorted.bam.bai' the sorted BAM file and indices
+generated by the samtools included. All these files are in genomic
+coordinates.
 
-#### a) Generating a UCSC Wiggle file
+#### a) Generating a Wiggle file
 
 A wiggle plot representing the expected number of reads overlapping
-each position in the genome can be generated from the sorted BAM file
-output.  To generate the wiggle plot, run the 'rsem-bam2wig' program on
-the 'sample_name.sorted.bam' file.
+each position in the genome/transcript set can be generated from the
+sorted genome/transcript BAM file output.  To generate the wiggle
+plot, run the 'rsem-bam2wig' program on the
+'sample_name.genome.sorted.bam'/'sample_name.transcript.sorted.bam' file.
 
 Usage:    
 
-    rsem-bam2wig bam_input wig_output wiggle_name
+    rsem-bam2wig sorted_bam_input wig_output wiggle_name
 
-bam_input: sorted bam file   
+sorted_bam_input: sorted bam file   
 wig_output: output file name, e.g. output.wig   
 wiggle_name: the name the user wants to use for this wiggle plot  
 
-#### b) Loading a BAM and/or Wiggle file into the UCSC Genome Browser
+#### b) Loading a BAM and/or Wiggle file into the UCSC Genome Browser or Integrative Genomics Viewer(IGV)
+
+For UCSC genome browser, please refer to the [UCSC custom track help page](http://genome.ucsc.edu/goldenPath/help/customTrack.html).
+
+For integrative genomics viewer, please refer to the [IGV home page](http://www.broadinstitute.org/software/igv/home). Note: Although IGV can generate read depth plot from the BAM file given, it cannot recognize "ZW" tag RSEM puts. Therefore IGV counts each alignment as weight 1 instead of the expected weight for the plot it generates. So we recommend to use the wiggle file generated by RSEM for read depth visualization.
+
+#### c) Generating Transcript Wiggle Plots
+
+To generate transcript wiggle plots, you should run the
+'rsem-plot-transcript-wiggles' program.  Run 
 
-Refer to the [UCSC custom track help page](http://genome.ucsc.edu/goldenPath/help/customTrack.html).
+    rsem-plot-transcript-wiggles --help
 
-#### c) Visualize the model learned by RSEM
+to get usage information or visit the [rsem-plot-transcript-wiggles
+documentation page](http://deweylab.biostat.wisc.edu/rsem/rsem-plot-transcript-wiggles.html).
+
+#### d) Visualize the model learned by RSEM
 
 RSEM provides an R script, 'rsem-plot-model', for visulazing the model learned.
 
 Usage:
     
-    rsem-plot-model modelF outF
+    rsem-plot-model sample_name output_plot_file
 
-modelF: the sample_name.model file generated by RSEM    
-outF: the file name for plots generated from the model. It is a pdf file    
+sample_name: the name of the sample analyzed    
+output_plot_file: the file name for plots generated from the model. It is a pdf file    
 
 The plots generated depends on read type and user configuration. It
 may include fragment length distribution, mate length distribution,
 read start position distribution (RSPD), quality score vs observed
 quality given a reference base, position vs percentage of sequencing
-error given a reference base.
+error given a reference base and histogram of reads with different
+number of alignments.
 
 fragment length distribution and mate length distribution: x-axis is fragment/mate length, y axis is the probability of generating a fragment/mate with the associated length
 
@@ -151,26 +197,33 @@ RSPD: Read Start Position Distribution. x-axis is bin number, y-axis is the prob
 Quality score vs. observed quality given a reference base: x-axis is Phred quality scores associated with data, y-axis is the "observed quality", Phred quality scores learned by RSEM from the data. Q = -10log_10(P), where Q is Phred quality score and P is the probability of sequencing error for a particular base
 
 Position vs. percentage sequencing error given a reference base: x-axis is position and y-axis is percentage sequencing error
+
+Histogram of reads with different number of alignments: x-axis is the number of alignments a read has and y-axis is the number of such reads. The inf in x-axis means number of reads filtered due to too many alignments
  
 ## <a name="example"></a> Example
 
-Suppose we download the mouse genome from UCSC Genome Browser.  We will
-use a reference_name of 'mm9'.  We have a FASTQ-formatted file,
-'mmliver.fq', containing single-end reads from one sample, which we call
-'mmliver_single_quals'.  We want to estimate expression values by using
-the single-end model with a fragment length distribution. We know that
-the fragment length distribution is approximated by a normal
-distribution with a mean of 150 and a standard deviation of 35. We wish
-to generate 95% credibility intervals in addition to maximum likelihood
-estimates.  RSEM will be allowed 1G of memory for the credibility
-interval calculation.  We will visualize the probabilistic read mappings
-generated by RSEM.
+Suppose we download the mouse genome from UCSC Genome Browser.  We
+will use a reference_name of 'mm9'.  We have a FASTQ-formatted file,
+'mmliver.fq', containing single-end reads from one sample, which we
+call 'mmliver_single_quals'.  We want to estimate expression values by
+using the single-end model with a fragment length distribution. We
+know that the fragment length distribution is approximated by a normal
+distribution with a mean of 150 and a standard deviation of 35. We
+wish to generate 95% credibility intervals in addition to maximum
+likelihood estimates.  RSEM will be allowed 1G of memory for the
+credibility interval calculation.  We will visualize the probabilistic
+read mappings generated by RSEM on UCSC genome browser. We will
+generate a list of genes' transcript wiggle plots in 'output.pdf'. The
+list is 'gene_ids.txt'. We will visualize the models learned in
+'mmliver_single_quals.models.pdf'
 
 The commands for this scenario are as follows:
 
     rsem-prepare-reference --gtf mm9.gtf --mapping knownIsoforms.txt --bowtie-path /sw/bowtie /data/mm9 /ref/mm9
-    rsem-calculate-expression --bowtie-path /sw/bowtie --phred64-quals --fragment-length-mean 150.0 --fragment-length-sd 35.0 -p 8 --out-bam --calc-ci --memory-allocate 1024 /data/mmliver.fq /ref/mm9 mmliver_single_quals
+    rsem-calculate-expression --bowtie-path /sw/bowtie --phred64-quals --fragment-length-mean 150.0 --fragment-length-sd 35.0 -p 8 --output-genome-bam --calc-ci --memory-allocate 1024 /data/mmliver.fq /ref/mm9 mmliver_single_quals
     rsem-bam2wig mmliver_single_quals.sorted.bam mmliver_single_quals.sorted.wig mmliver_single_quals
+    rsem-plot-transcript-wiggles --gene-list --show-unique mmliver_single_quals gene_ids.txt output.pdf 
+    rsem-plot-model mmliver_single_quals mmliver_single_quals.models.pdf
 
 ## <a name="simulation"></a> Simulation
 
@@ -178,9 +231,9 @@ The commands for this scenario are as follows:
 
     rsem-simulate-reads reference_name estimated_model_file estimated_isoform_results theta0 N output_name [-q]
 
-estimated_model_file:  File containing model parameters.  Generated by
+estimated_model_file:  file containing model parameters.  Generated by
 rsem-calculate-expression.   
-estimated_isoform_results: File containing isoform expression levels.
+estimated_isoform_results: file containing isoform expression levels.
 Generated by rsem-calculate-expression.   
 theta0: fraction of reads that are "noise" (not derived from a transcript).   
 N: number of reads to simulate.   
@@ -197,13 +250,24 @@ output_name_1.fq & output_name_2.fq if paired-end with quality score.
 
 output_name.sim.isoforms.results, output_name.sim.genes.results : Results estimated based on sample values.
 
+## <a name="gen_trinity"></a> Generate Transcript-to-Gene-Map from Trinity Output
+
+For Trinity users, RSEM provides a perl script to generate transcript-to-gene-map file from the fasta file produced by Trinity.
+
+### Usage:
+
+    extract-transcript-to-gene-map-from-trinity trinity_fasta_file map_file
+
+trinity_fasta_file: the fasta file produced by trinity, which contains all transcripts assembled.    
+map_file: transcript-to-gene-map file's name.    
 ## <a name="acknowledgements"></a> Acknowledgements
 
-RSEM uses randomc.h and mersenne.cpp from
-<http://lxnt.info/rng/randomc.htm> for random number generation. RSEM
-also uses the [Boost C++](http://www.boost.org) and
+RSEM uses the [Boost C++](http://www.boost.org) and
 [samtools](http://samtools.sourceforge.net) libraries.
 
+We thank earonesty for contributing patches.
+
 ## <a name="license"></a> License
 
 RSEM is licensed under the [GNU General Public License v3](http://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.html).