2024-06-16

三分钟带你解锁DNA结构密码，用NashapeR包揭示核酸背后的神秘结构！！！

原创小果生信果 2024-04-17 19:00:29

作为生物信息学领域的探索者，我们都知道DNA结构特征对核酸研究来说是至关重要的。但是，你是否好奇如何从DNA的简单序列中预测出其复杂的形态结构呢？今天，小果要向大家介绍一款神奇的R包，它可以帮助我们预测DNA的结构特征，就像一把打开了解DNA内部世界的钥匙。这个R包不仅能够帮助我们更深入地理解DNA的结构和功能，还能为基因调控、突变研究以及疾病探索提供重要的理论支持和实验依据。想象一下，通过这个工具，我们就能够像探险家一样探索DNA的奥秘，为生命科学的发展开辟新的道路！

本次介绍的R包需要较高的硬件资源，在服务器可以更加流畅运行，如果没有自己的服务器欢迎联系我们使用服务器租赁~

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文件编号：240416

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NashapeR包介绍

DNAshapeR是一个能够以快速、高通量的方式从基因组测序数据中预测DNA形状特征的工具。该软件包可以接受核苷酸序列或基因组区间作为输入，并生成各种图形表示，以便进行进一步的分析。通过对DNAshapeR工具包的学习，你将能够从基因组测序数据中提取重要的DNA形状特征，并将其用于进一步的统计学习和分析应用中。

安装NashapeR包在Rstudio中键入以下代码来安装NashapeR包。if (!require("BiocManager", quietly = TRUE))    install.packages("BiocManager")BiocManager::install("DNAshapeR") #安装NashapeR包随后载入NashapeR包library(DNAshapeR) # 载入NashapeR包显示如下图信息表示安装和载入NashapeR包成功。

NashapeR包使用示例

DNAshapeR的核心功能是DNA型态预测，它使用一个滑动五核苷酸窗口，在这个方法中，512个五核苷酸序列特征被用来当作定义每个核苷酸的次沟宽度（MGW）、滚动（Roll）、螺旋桨扭曲（ProT）和螺旋扭曲（HelT）的特征参数。

接下来采用示例文件CGRsample.fa来展示DNAshapeR包的使用。

数据载入：

fn <- system.file("extdata", "CGRsample.fa", package = "DNAshapeR") # 数据载入    读取示例文件到变量fnpred <- getShape(fn) # 赋值到变量进行DNA序列结构预测，耗时较长，请耐心等待。

DNA预测结果可视化：

plotShape(pred$MGW) # 双螺旋中的次级沟宽度plotShape(pred$ProT) # 碱基对的凸起或凹陷程度plotShape(pred$Roll) # 碱基对之间的轴向旋转角度plotShape(pred$HelT) # 双螺旋的整体扭转程度

显示结果如下图

由图可知，预测结果显示在核酸序列中段的次沟宽度（MGW）、滚动（Roll）、螺旋桨扭曲（ProT）和螺旋扭曲（HelT）等相关特征的值均变化较为明显，大致呈现按照中心成轴对称的分布，这可能与核酸序列互补配对的机制相关。

绘制热点图，需要提前安装fields包：

BiocManager::install("fields") # 安装fields包library(fields) # 载入fields包

显示如图则安装载入成功。

进行热点图绘制

heatShape(pred$MGW, 20) # 双螺旋中的次级沟宽度heatShape(pred$ProT, 20) # 碱基对的凸起或凹陷程度heatShape(pred$Roll[1:500, 1:1980], 20) # 碱基对之间的轴向旋转角度heatShape(pred$HelT[1:500, 1:1980], 20) # 双螺旋的整体扭转程度