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SAM文件格式说明  

2013-03-23 15:17:40|  分类: Bioinformatics |  标签: |举报 |字号 订阅

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SAM文件定义

SAM是一种序列比对格式标准, 由sanger制定,是以TAB为分割符的文本格式。主要应用于测序序列mapping到基因组上的结果表示,当然也可以表示任意的多重比对结果。

不同的软件,不同的时期,不同的研究方向,都会创建一种或者多种格式标准,当然根据当时的需要,创建符合需求的标准,也是最容易的事情,而反过来想 要真正的理解标准,也必须理解为什么要创建这样的标准,解决什么样的需要。我前面的有篇文章已经对于现有的多重比对的格式进行总结,但其更多的站在比较基 因组学的角度。当我们去了解sam标准格式是什么的时候,就要思考既然以及有了这么多得标准,为什么还要定义SAM标准,当然拿所有的格式进行比较也并非 易事,但是简单的对比,就可以了解其中一二,比如aln格式,是比对视图化的展示,存储的信息不够结构化,无法方便的作为另外程序的输入;表示信息的有限 性,如果100个多重比对序列放到一个文件中,查看维护就会非常困难;还有些格式标准挺强大,但是太繁琐,同时不够灵活。那么反过来就是SAM格式的优 点,那么SAM如何做到这一点的呢?

SAM要处理好的问题:

·         非常多序列(read),mapping到多个参考基因组(reference)上;

·         同一条序列,分多段(segment)比对到参考基因组上;

·         无限量的,结构化信息表示,包括错配、删除、插入等比对信息;

SAM分为两部分,注释信息(header section)和比对结果部分(alignment section),注释信息可有可无,都是以@开头,用不同的tag表示不同的信息,主要有@HD,说明符合标准的版本、对比序列的排列顺序;@SQ,参 考序列说明;@RG,比对上的序列(read)说明;@PG,使用的程序说明;@CO,任意的说明信息。

比对结果部分(alignment section),每一行表示一个片段(segment)的比对信息,包括11个必须的字段(mandatory fields)和一个可选的字段,字段之间用tag分割。必须的字段有11个,顺序固定,不可用时,根据字段定义,可以为’0‘或者’*‘,这是11个字 段包括:

  1. QNAME,比对片段的(template)的编号;
  2. FLAG,位标识,template mapping情况的数字表示,每一个数字代表一种比对情况,这里的值是符合情况的数字相加总和;
  3. RNAME,参考序列的编号,如果注释中对SQ-SN进行了定义,这里必须和其保持一致,另外对于没有mapping上的序列,这里是’*‘;
  4. POS,比对上的位置,注意是从1开始计数,没有比对上,此处为0;
  5. MAPQ,mappint的质量;
  6. CIGAR,简要比对信息表达式(Compact Idiosyncratic Gapped Alignment Report),其以参考序列为基础,使用数字加字母表示比对结果,比如3S6M1P1I4M,前三个碱基被剪切去除了,然后6个比对上了,然后打开了一 个缺口,有一个碱基插入,最后是4个比对上了,是按照顺序的;
  7. CIGAR,简要比对信息表达式(Compact Idiosyncratic Gapped Alignment Report),其以参考序列为基础,使用数字加字母表示比对结果,比如3S6M1P1I4M,前三个碱基被剪切去除了,然后6个比对上了,然后打开了一 个缺口,有一个碱基插入,最后是4个比对上了,是按照顺序的;
  8. RNEXT,下一个片段比对上的参考序列的编号,没有另外的片段,这里是’*‘,同一个片段,用’=‘;
  9. PNEXT,下一个片段比对上的位置,如果不可用,此处为0;
  10. TLEN,Template的长度,最左边得为正,最右边的为负,中间的不用定义正负,不分区段(single-segment)的比对上,或者不可用时,此处为0;
  11. SEQ,序列片段的序列信息,如果不存储此类信息,此处为’*‘,注意CIGAR中M/I/S/=/X对应数字的和要等于序列长度;
  12. QUAL,序列的质量信息,格式同FASTQ一样。

Flag标识对应的情况说明:

1

The read is one of a pair

2

The alignment is one end of a proper paired-end alignment

4

The read has no reported alignments

8

The read is one of a pair and has no reported alignments

16

The alignment is to the reverse reference strand

32

The other mate in the paired-end alignment is aligned to the reverse reference strand

64

The read is the first (#1) mate in a pair

128

The read is the second (#2) mate in a pair

Thus, an unpaired read that aligns to the reverse reference strand will have flag 16. A paired-end read that aligns and is the first mate in the pair will have flag 83 (= 64 + 16 + 2 + 1).

 

可选字段(optional fields),格式如:TAG:TYPE:VALUE,其中TAG有两个大写字母组成,每个TAG代表一类信息,每一行一个TAG只能出现一次,TYPE表示TAG对应值的类型,可以是字符串、整数、字节、数组等。

要注意的几个概念,以及与之对应的模型:

·         reference

·         read

·         segment

·         template(参考序列和比对上的序列共同组成的序列为template)

·         alignment

·         seq

 

参考网址:

http://bio-spring.info/wp/?p=424

bowtie-bio.sourceforge.net/manual.shtml#sam-bowtie-output

 

 

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