wig、bigWig（bw）和bedgraph（bdg）文件详解

前言

我们比对完fastq文件后，我们可以拿到bam文件，但是bam文件非常的大，处理起来很不方便。如果我们只是想知道这些read都比对到了基因组的什么区域，以及基因组上每个区域有多少read存在，此时用wig/bw/bdg则会更加方便。

如果没有这些工具，其实对我们的bam文件，用samtools软件也可以很容易得到基因组区域的覆盖度和测序深度，比如：

这其实就是wig文件的雏形，但是wig文件会更复杂一点！

它不需要第一列了，因为全部是重复字段，只需要在每个染色体的第一行定义好染色体即可。下面我们来说明这些不同的格式是怎么记录测序深度的。

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：基因组window大小不定

fixedStep：基山哪乎因组window大小相同

声明行：

单词variableStep开头

染色体

window大小（span）：基因组上window大小，默认为1

数据行：两列，分别包含染色体和测序深度值。

举例说明：

1.2 fixedStep格式wig

声明行：

单词fixedStep开头

染色体

起始坐标

步长（step）：相邻window起点之间的距离

window大小（span）：基因组上window大小，默认为1

数据行：一列，包含测序深度值。

举例说明：

上述介绍了wig数据部分，其实wig还有一部分是设置展示图形的参数，这里不做过多解释。

UCSC提供了一个wig文件： http://genome.ucsc.edu/goldenPath/help/examples/wiggleExample.txt

bigwig格式文件就没什么好讲的了，它就是wig格式文件的二进制压缩版本，这样更加节省空间。

我们只需要用UCSC提供的工具把自己的wig文件转换一下即可。

wigToBigWig： http://hgdownload.cse.ucsc.edu/admin/exe/linux.x86_64/wigToBigWig

BedGraph格式文件，它是BED文件的扩展，是4列的BED格式（正常BED文件只有3列或者6列），但是需要添加UCSC的Genome Browser工具里面显示的属性，但是一般就定义有限的几个属性缓陆即可。

3.1 属性设置

和bed文件基本一致，只是多了：

最后第1行的设置信息

第4列的测序深逗悉度信息

4.1 bam文件转化为bigwig

将bam文件转为bw文件，有很多工具可以实现这个目标，但是我们这里只记录deeptools：

4.2 wig/bw/bedgraph相互转换工具

bedGraphToBigWig ：Convert a bedGraph file to bigWig format. http://hgdownload.cse.ucsc.edu/admin/exe/linux.x86_64/bedGraphToBigWig

bigWigToBedGraph ：Convert from bigWig to bedGraph format. http://hgdownload.cse.ucsc.edu/admin/exe/linux.x86_64/bigWigToBedGraph

bigWigToWig ：Convert bigWig to wig. http://hgdownload.cse.ucsc.edu/admin/exe/linux.x86_64/bigWigToWig

bigWigSummary ：Extract summary information from a bigWig file. http://hgdownload.cse.ucsc.edu/admin/exe/linux.x86_64/bigWigSummary

bigWigAverageOverBed ：Compute average score of big wig over each bed, which may have introns. http://hgdownload.cse.ucsc.edu/admin/exe/linux.x86_64/bigWigAverageOverBed

bigWigInfo ：Print out information about bigWig file. http://hgdownload.cse.ucsc.edu/admin/exe/linux.x86_64/bigWigInfo

分两步进行：将bigwig文件转为bdg文件，再将bdg文件转为bed文件

https://deeptools.readthedocs.io/en/develop/content/installation.html

此工具将读取BAM文件，并生成bigWig或bedGraph。覆盖率计算为每个bin的读取次数，bin为定义的连续读取的窗口大小。bamCoverage通过RPKM，CPM，BPM ，1x，RPGC等方法提供标准化。

较小的bin大小用于更高的分辨率，将亮戚桐覆盖范围标准化为1x小鼠基因组大小，在标准化步骤期间排除染色体X，以及扩展读取：

此工具根据映射的读取数比较两个bigWig文件。为了比较bigWig文件，将基因组划分为相同大小的区间，然后在每个敬坦区域中计算reads，然后给出数值。该值可以比率，比率的log2值，求和或者差值。

此工具依赖于上面步骤生成的bw文件，再给出bed或者gtf文件的区域（例如TSS），计算每个基因区域的结合得分，生成中间文件用以给plotHeatmap和plotProfiles作图。

这个工具根据区域得分画出热图，依赖于上面computeMatrix 产生的矩阵文件仔唤。

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