]> git.donarmstrong.com Git - rsem.git/blobdiff - README.md
Added support for DE analysis on multiple conditions via running EBSeq
[rsem.git] / README.md
index f582b33661a4e858ecbfc2600bf4b5492cd35727..b0fa97cd27c9831e9fb8876f28a5c3d725d6b1fc 100644 (file)
--- a/README.md
+++ b/README.md
@@ -14,6 +14,8 @@ Table of Contents
 * [Example](#example)
 * [Simulation](#simulation)
 * [Generate Transcript-to-Gene-Map from Trinity Output](#gen_trinity)
+* [Differential Expression Analysis](#de)
+* [Authors](#authors)
 * [Acknowledgements](#acknowledgements)
 * [License](#license)
 
@@ -49,13 +51,11 @@ variable.
 
 ### Prerequisites
 
-C++ and Perl are required to be installed. 
+C++, Perl and R are required to be installed. 
 
 To take advantage of RSEM's built-in support for the Bowtie alignment
 program, you must have [Bowtie](http://bowtie-bio.sourceforge.net) installed.
 
-If you want to plot model learned by RSEM, you should also install R. 
-
 ## <a name="usage"></a> Usage
 
 ### I. Preparing Reference Sequences
@@ -147,7 +147,27 @@ unsorted BAM file, 'sample_name.genome.sorted.bam' and
 generated by the samtools included. All these files are in genomic
 coordinates.
 
-#### a) Generating a Wiggle file
+#### a) Converting transcript BAM file into genome BAM file
+
+Normally, RSEM will do this for you via '--output-genome-bam' option
+of 'rsem-calculate-expression'. However, if you have run
+'rsem-prepare-reference' and use 'reference_name.idx.fa' to build
+indices for your aligner, you can use 'rsem-tbam2gbam' to convert your
+transcript coordinate BAM alignments file into a genomic coordinate
+BAM alignments file without the need to run the whole RSEM
+pipeline. Please note that 'rsem-prepare-reference' will convert all
+'N' into 'G' by default for 'reference_name.idx.fa'. If you do not
+want this to happen, please use '--no-ntog' option.
+
+Usage:
+
+    rsem-tbam2gbam reference_name unsorted_transcript_bam_input genome_bam_output
+
+reference_name                   : The name of reference built by 'rsem-prepare-reference'                             
+unsorted_transcript_bam_input    : This file should satisfy: 1) the alignments of a same read are grouped together, 2) for any paired-end alignment, the two mates should be adjacent to each other, 3) this file should not be sorted by samtools 
+genome_bam_output                : The output genomic coordinate BAM file's name
+
+#### b) Generating a Wiggle file
 
 A wiggle plot representing the expected number of reads overlapping
 each position in the genome/transcript set can be generated from the
@@ -157,19 +177,20 @@ plot, run the 'rsem-bam2wig' program on the
 
 Usage:    
 
-    rsem-bam2wig sorted_bam_input wig_output wiggle_name
+    rsem-bam2wig sorted_bam_input wig_output wiggle_name [--no-fractional-weight]
 
-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  
+sorted_bam_input        : Input BAM format file, must be sorted  
+wig_output              : Output wiggle file's name, e.g. output.wig  
+wiggle_name             : the name of this wiggle plot  
+--no-fractional-weight  : If this is set, RSEM will not look for "ZW" tag and each alignment appeared in the BAM file has weight 1. Set this if your BAM file is not generated by RSEM. Please note that this option must be at the end of the command line
 
-#### b) Loading a BAM and/or Wiggle file into the UCSC Genome Browser or Integrative Genomics Viewer(IGV)
+#### c) 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.
 
-Here are some guidance for visualizing transcript coordinate files:
+Here are some guidance for visualizing transcript coordinate files using IGV:
 
 1) Import the transcript sequences as a genome 
 
@@ -177,11 +198,11 @@ Select File -> Import Genome, then fill in ID, Name and Fasta file. Fasta file s
 
 2) Load visualization files
 
-Select File -> Load from File, then choose one transcript coordinate visualization file generated by RSEM. IGV might require you to convert wiggle file to tdf file. You should use igvtools to perform this task. One way to perform the conversion is to use the following command
+Select File -> Load from File, then choose one transcript coordinate visualization file generated by RSEM. IGV might require you to convert wiggle file to tdf file. You should use igvtools to perform this task. One way to perform the conversion is to use the following command:
 
     igvtools tile reference_name.transcript.wig reference_name.transcript.tdf reference_name.genome   
  
-#### c) Generating Transcript Wiggle Plots
+#### d) Generating Transcript Wiggle Plots
 
 To generate transcript wiggle plots, you should run the
 'rsem-plot-transcript-wiggles' program.  Run 
@@ -191,7 +212,7 @@ To generate transcript wiggle plots, you should run the
 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
+#### e) Visualize the model learned by RSEM
 
 RSEM provides an R script, 'rsem-plot-model', for visulazing the model learned.
 
@@ -279,14 +300,112 @@ For Trinity users, RSEM provides a perl script to generate transcript-to-gene-ma
 
 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="de"></a> Differential Expression Analysis
+
+Popular differential expression (DE) analysis tools such as edgeR and
+DESeq do not take variance due to read mapping uncertainty into
+consideration. Because read mapping ambiguity is prevalent among
+isoforms and de novo assembled transcripts, these tools are not ideal
+for DE detection in such conditions.
+
+EBSeq, an empirical Bayesian DE analysis tool developed in UW-Madison,
+can take variance due to read mapping ambiguity into consideration by
+grouping isoforms with parent gene's number of isoforms. In addition,
+it is more robust to outliers. For more information about EBSeq
+(including the paper describing their method), please visit <a
+href="http://www.biostat.wisc.edu/~ningleng/EBSeq_Package">EBSeq
+website</a>.
+
+RSEM includes EBSeq in its folder named 'EBSeq'. To use it, first type
+
+    make ebseq
+
+to compile the EBSeq related codes. 
+
+EBSeq requires gene-isoform relationship for its isoform DE
+detection. However, for de novo assembled transcriptome, it is hard to
+obtain an accurate gene-isoform relationship. Instead, RSEM provides a
+script 'rsem-generate-ngvector', which clusters transcripts based on
+measures directly relating to read mappaing ambiguity. First, it
+calcualtes the 'unmappability' of each transcript. The 'unmappability'
+of a transcript is the ratio between the number of k mers with at
+least one perfect match to other transcripts and the total number of k
+mers of this transcript, where k is a parameter. Then, Ng vector is
+generated by applying Kmeans algorithm to the 'unmappability' values
+with number of clusters set as 3. This program will make sure the mean
+'unmappability' scores for clusters are in ascending order. All
+transcripts whose lengths are less than k are assigned to cluster
+3. Run
+
+    rsem-generate-ngvector --help
+
+to get usage information or visit the [rsem-generate-ngvector
+documentation
+page](http://deweylab.biostat.wisc.edu/rsem/rsem-generate-ngvector.html).
+
+If your reference is a de novo assembled transcript set, you should
+run 'rsem-generate-ngvector' first. Then load the resulting
+'output_name.ngvec' into R. For example, you can use 
+
+    NgVec <- scan(file="output_name.ngvec", what=0, sep="\n")
+
+. After that, set "NgVector = NgVec" for your differential expression
+test (either 'EBTest' or 'EBMultiTest').
+
+
+For users' convenience, RSEM also provides a script
+'rsem-generate-data-matrix' to extract input matrix from expression
+results:
+
+    rsem-generate-data-matrix sampleA.[genes/isoforms].results sampleB.[genes/isoforms].results ... > output_name.counts.matrix
+
+The results files are required to be either all gene level results or
+all isoform level results. You can load the matrix into R by
+
+    IsoMat <- data.matrix(read.table(file="output_name.counts.matrix"))
+
+before running either 'EBTest' or 'EBMultiTest'.
+
+Lastly, RSEM provides two scripts, 'rsem-run-ebseq' and
+'rsem-control-fdr', to help users find differential expressed
+genes. First, 'rsem-run-ebseq' calls EBSeq to calculate related statistics
+for all genes/transcripts. Run 
+
+    rsem-run-ebseq --help
+
+to get usage information or visit the [rsem-run-ebseq documentation
+page](http://deweylab.biostat.wisc.edu/rsem/rsem-run-ebseq.html). Second,
+'rsem-control-fdr' takes 'rsem-run-ebseq' 's result and reports called
+differentially expressed genes/transcripts by controlling the false
+discovery rate. Run
+
+    rsem-control-fdr --help
+
+to get usage information or visit the [rsem-control-fdr documentation
+page](http://deweylab.biostat.wisc.edu/rsem/rsem-control-fdr.html). These
+two scripts can perform DE analysis on either 2 conditions or multiple
+conditions.
+
+Questions related to EBSeq should
+be sent to <a href="mailto:nleng@wisc.edu">Ning Leng</a>.
+
+## <a name="authors"></a> Authors
+
+RSEM is developed by Bo Li, with substaintial technical input from Colin Dewey.
+
 ## <a name="acknowledgements"></a> Acknowledgements
 
 RSEM uses the [Boost C++](http://www.boost.org) and
-[samtools](http://samtools.sourceforge.net) libraries.
+[samtools](http://samtools.sourceforge.net) libraries. RSEM includes
+[EBSeq](http://www.biostat.wisc.edu/~ningleng/EBSeq_Package/) for
+differential expression analysis.
 
 We thank earonesty for contributing patches.
 
+We thank Han Lin for suggesting possible fixes. 
+
 ## <a name="license"></a> License
 
-RSEM is licensed under the [GNU General Public License v3](http://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.html).
+RSEM is licensed under the [GNU General Public License
+v3](http://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.html).