BEDToolsをインストールする（Linux OS, Ubuntu）

「BEDTools」とは、SAM, GTF, BEDなどのファイル形式のデータを加工・処理するために開発された解析支援ツールです。

BEDツール同士を比較したり、BEDファイルからFASTAファイルへの変換を行ったり、BAMファイルからBEDファイルへの変換を行ったりできます。

いろいろな機能があるので、それらについての詳細はおいおい説明していければと思います。

今回は、その「BEDTools」のインストール方法についてのメモになります。

〈BEDToolsのダウンロード〉
（１）下記のbedtoolsのサイトへ移動。
https://code.google.com/p/bedtools/

（２）「Downloads」をクリック。
https://code.google.com/p/bedtools/downloads/list

（３）「BEDTools.v2.17.0.tar.gz」と書かれたファイルが置いてあるので、それをクリックする。
BEDTools.v2.17.0.tar.gz

（４）「File: BEDTools.v2.17.0.tar.gz 1.2MB」の部分をクリック。
https://bedtools.googlecode.com/files/BEDTools.v2.17.0.tar.gz

〈BEDToolsのインストール〉

$ tar zxvf BEDTools.v2.17.0.tar.gz

$ cd bedtools-2.17.0/

$ make

#「.profile」ファイルを書き換える方法
$ vi ~/.profile
⇒最終行に、「export PATH="$PATH:/home/bowtie.XX.XX/…/任意のパス/bedtools-2.17.0"」を追加

$ bedtools --version
bedtools v2.17.0
⇒バージョンの確認。

SAMtoolsをインストールする（Linux OS, Ubuntu）

SAMtoolsのインストールに予想以上に手間取ったので、エラーログを含めてインストール方法を書いておきたいと思います…。

〈SAMtoolsのダウンロード〉
（１）SAMtoolsのサイトへ移動。

（２）SAMtoolsサイトの「Introduction」の下のほうにある、
SAMtools is hosted by SourceForge.net. The project page is here. 
The source code releases are available from the download page.
「download page」をクリック。

（３）SorceForge.netのサイトへ移動し、
Looking for the latest version? Download samtools-0.1.19.tar.bz2 (514.5 kB)
にある「Download samtools-0.1.XX.tar.bz2」をクリック。

（４）５秒待つと、自動的にダウンロードするファイルの保存場所を指定するように言ってくる。

〈SAMtoolsのインストール〉
（１）SAMtoolsのファイルを解凍。
$ tar jxvf samtools-0.1.19.tar.bz2

（２）makeコマンドでコンパイルを試みるが、致命的なエラーが発生。
$ make
make[1]: ディレクトリ `/home/imamachi/Download/samtools-0.1.19' に入ります
make[2]: ディレクトリ `/home/imamachi/Download/samtools-0.1.19' に入ります
gcc -c -g -Wall -O2 -D_FILE_OFFSET_BITS=64 -D_LARGEFILE64_SOURCE -D_USE_KNETFILE -D_CURSES_LIB=1 -DBGZF_CACHE -I. bgzf.c -o bgzf.o
In file included from bgzf.c:32:0:
bgzf.h:33:18: 致命的エラー: zlib.h: そのようなファイルやディレクトリはありません
コンパイルを停止しました。
make[2]: *** [bgzf.o] エラー 1
make[2]: ディレクトリ `/home/imamachi/Download/samtools-0.1.19' から出ます
make[1]: *** [lib-recur] エラー 1
make[1]: ディレクトリ `/home/imamachi/Download/samtools-0.1.19' から出ます
make: *** [all-recur] エラー 1
⇒どうやら「zlib.h」が入っていないせいでエラーが起こっているよう。

（３）apt-fileコマンドで「zlib.h」を検索。
$ apt-file search zlib.h
プログラム 'apt-file' はまだインストールされていません。  次のように入力することでインストールできます:
sudo apt-get install apt-file

（４）「apt-file」がインストールされていないとのことだったので、言われたとおりにコマンドを打ち、「apt-file」のインストールを試みる。
$ sudo apt-get install apt-file
[sudo] password for imamachi: #パスワードを入力
パッケージリストを読み込んでいます... 完了
依存関係ツリーを作成しています              
状態情報を読み取っています... 完了
以下の特別パッケージがインストールされます:
  build-essential curl dpkg-dev fakeroot g++ g++-4.6 libalgorithm-diff-perl
  libalgorithm-diff-xs-perl libalgorithm-merge-perl libapt-pkg-perl
  libconfig-file-perl libdpkg-perl liblist-moreutils-perl
  libregexp-assemble-perl libstdc++6-4.6-dev libtimedate-perl
提案パッケージ:
  debian-keyring g++-multilib g++-4.6-multilib gcc-4.6-doc libstdc++6-4.6-dbg
  libstdc++6-4.6-doc
以下のパッケージが新たにインストールされます:
  apt-file build-essential curl dpkg-dev fakeroot g++ g++-4.6
  libalgorithm-diff-perl libalgorithm-diff-xs-perl libalgorithm-merge-perl
  libapt-pkg-perl libconfig-file-perl libdpkg-perl liblist-moreutils-perl
  libregexp-assemble-perl libstdc++6-4.6-dev libtimedate-perl
アップグレード: 0 個、新規インストール: 17 個、削除: 0 個、保留: 14 個。
9,640 kB のアーカイブを取得する必要があります。
この操作後に追加で 28.7 MB のディスク容量が消費されます。
続行しますか [Y/n]? y #インストールしていいか聞かれるので「y」と入力。

（５）「apt-file」がインストールできたので、「apt-file」で必要な「zlib.h」を検索。
$ apt-file search /usr/include/zlib.h #単純にzlib.hと入力するとたくさん候補が出てきてしまうので、条件を絞っておく。
zlib1g-dev: /usr/include/zlib.h

（６）「zlib1g-dev」のインストールを試みる。
$ sudo apt-get install zlib1g-dev
[sudo] password for imamachi: #パスワードを入力

（７）「zlib.h」をインストールできたので、再度、makeコマンドを実行。
$ make
make[1]: ディレクトリ `/home/imamachi/Download/samtools-0.1.19' に入ります
make[2]: ディレクトリ `/home/imamachi/Download/samtools-0.1.19' に入ります
…
bam_tview_curses.c:5:20: 致命的エラー: curses.h: そのようなファイルやディレクトリはありません
コンパイルを停止しました。
make[1]: *** [bam_tview_curses.o] エラー 1
make[1]: ディレクトリ `/home/imamachi/Download/samtools-0.1.19' から出ます
make: *** [all-recur] エラー 1
⇒今度こそうまくいくと思いきや、またしても致命的なエラーが発生(´・ω・`)

（８）しかたないので、「curses.h」のインストールを試みる。
$ apt-file search /usr/include/curses.h
libncurses5-dev: /usr/include/curses.h

$ sudo apt-get install libncurses5-dev
[sudo] password for imamachi: #パスワードを入力
パッケージリストを読み込んでいます... 完了
依存関係ツリーを作成しています              
状態情報を読み取っています... 完了
以下の特別パッケージがインストールされます:
  libtinfo-dev
提案パッケージ:
  ncurses-doc
以下のパッケージが新たにインストールされます:
  libncurses5-dev libtinfo-dev
アップグレード: 0 個、新規インストール: 2 個、削除: 0 個、保留: 14 個。
312 kB のアーカイブを取得する必要があります。
この操作後に追加で 1,334 kB のディスク容量が消費されます。
続行しますか [Y/n]? y #インストールしていいか聞かれるので「y」と入力。

（９）「curses.h」をインストールできたので、満を持してmakeコマンドを実行( ･`ω･´)
$ make
⇒致命的なエラーも起こらず、コンパイルできたよう。

（１０）「samtools」コマンドが利用できるようになっているか確認。
$ ./samtools
Program: samtools (Tools for alignments in the SAM format)
Version: 0.1.18-r580

Usage:   samtools <command> [options]

Command: view        SAM<->BAM conversion
         sort        sort alignment file
         mpileup     multi-way pileup
         depth       compute the depth
         faidx       index/extract FASTA
         tview       text alignment viewer
         index       index alignment
         idxstats    BAM index stats (r595 or later)
         fixmate     fix mate information
         flagstat    simple stats
         calmd       recalculate MD/NM tags and '=' bases
         merge       merge sorted alignments
         rmdup       remove PCR duplicates
         reheader    replace BAM header
         cat         concatenate BAMs
         bedcov      read depth per BED region
         targetcut   cut fosmid regions (for fosmid pool only)
         phase       phase heterozygotes
         bamshuf     shuffle and group alignments by name
⇒インストール完了ヽ(*´∀｀)ﾉ

あとは「パスを通せば」完了です！

Integrative Genomics Viewer(IGV)を使ってみた

Integrative Genomics Viewer(IGV)とは、Standalone（自分のパソコン上）で動かせるゲノムビューワの代表格です。illuminaが提供しているGenome Studioに近いものと考えてくれればいいです。

IGVを利用する主な利点としては、

・Web上で動かす「UCSC genome browser」と比較して、動作が軽快。
⇒UCSC genome browserはサーバーを介してデータのやり取りを行うので、どうしてもタイムラグが生じる。イライラする。

・マッピング後のBAMファイルなど様々な形式のファイルを簡単に可視化できる。
⇒UCSC genome browserでは、BAMファイルの場合、サーバー上にファイルをストレージする必要があり、アップロードにも時間を要する。

・クローズドな環境でデータを見れるので、セキュリティ上安全。
⇒UCSC genome browserだとどうしてもデータを外部に提示する（アップロードする）必要があり、セキュリティ上安全とはいえないかも。

といったところでしょうか。

ではIGVのダウンロード・起動方法などについての説明に移りたいと思います。

〈IGVのダウンロード〉
（１）Integrative Genomics Viewer(IGV)のホームページへ行く。

（２）左側にある「Downloads」をクリック。

（３）「Log In」画面に移るので、
　・初めてIGVをダウンロードする場合は、
　（ⅰ）「To use IGV, registration is required. Click here to register」で「Click here」をクリック。

　（ⅱ）Registrationに移るので、「Name」「Email」「Organization」を記入後、「Agree」をクリック。

　・Registrationを済ませている場合は、
　（ⅰ）「email address」を記入後、「Login」ボタンをクリック。

（３）「Downloads」画面に移るので、「Binary Distribution」のIGV_2.2.11.zipをクリックし、IGV本体をダウンロードする。

（４）また「igvtools」のigvtools_2.2.2.zip     includes .genome files (225 MB)　をクリックし、Genome情報をあわせてダウンロードしておく。

〈IGVの起動方法〉
（１）Zipファイルを解凍した中に、「igv.bat」というファイルがあり、そのファイルをクリックするとIGVが起動します。

〈使用するゲノムを導入〉
デフォルトではヒトゲノムである「hg18」しか入っていないので、これ以外のゲノムを使いたい場合は自身でIGVの中にファイルをインポートする必要があります。

そこで、先ほどダウンロードしてきた「igvtools」中のファイルを使います。
「igvtools」にはさまざまなゲノム情報のファイルが入っており、このファイルをIGVの中にインポートすることで目的のゲノムを使用することができるようになります。

（１）「igvtools」を解凍する。

（２）「igvtools」→「genomes」内にさまざまな生物種のゲノム情報が入っています。（場所を確認）

（３）IGVを起動し、メニューバーの「Genomes」→「Load genome from File…」をクリック。

（４）使用したいゲノム情報をクリック（hg19.genome等のファイル）

（５）「Loading Genome…」というウインドウが出るのでしばらく待つ。

（６）ロードが終わった後、メニューバーの右端下のプルダウンメニューから、先ほどインポートしたゲノムが選択できるようになっている。

〈BAMファイルの可視化〉
IGVでBAMファイルを可視化するにはいくつか条件があります。

・「Chromosome」および「Start Position」でソートする必要あり。
・マッピングしたファイル（.bam）およびIndexファイル（bam.bai）が必要。

「Tophat」でマッピングした場合、BAMファイルはソートされた状態で生成されますが、「Bowtie」でマッピングした場合、生成されるSAMファイルはソートされていないので注意が必要です。

SAMtoolsを使って、sortとindexの生成を行います。
コマンドは以下のとおり。（TophatからBAMファイルを生成した場合は（３）から。）

（１）SAMファイルからBAMファイルへの変換
$samtools view -bS INPUT_file.sam > OUTPUT_file.bam
⇒標準出力により、BAMファイルは生成されます。

（２）BAMファイルのソート
$ samtools sort INPUT_file.bam OUTPUT_file
⇒アウトプットのファイルには自動的に「.bam」の拡張子がつくのでコマンド内で記述する必要はありません。

（３）BAMファイルのindex生成
$ samtools index INPUT_file.bam(sort済み)
⇒今度はOUTPUTファイルの名前を指定する必要はありません。上記の例では、「INPUT_file.bam.bai」というindexファイルが作られます。

〈IGVでBAMファイルを可視化〉
（１）IGVを起動。（「igv.bat」ファイルをクリック）

（２）メニューから「File」→「Load from File…」をクリック。

（３）見たいBAMファイル（.bam）をクリック。
⇒このとき、あわせてindexファイル（.bam.bai）を開く必要はない。BAMファイルと同じ場所にindexファイルがあれば問題なくBAMファイルを開くことができる。