衡量基因相對(duì)表達(dá)量的RPKM和FPKM、及TPM

1.RPKM（Reads Per Kilobase per Million）和FPKM（Fragments Per Kilobase per Million）

1.引入“每一千堿基（per kilobase）”的原因在于，不同的RNA可能有不同長(zhǎng)度，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)的reads就越多。當(dāng)每個(gè)RNA都除以自身長(zhǎng)度（以1000堿基,即kb為單位）時(shí)，就可以比較同一個(gè)樣本中不同基因的相對(duì)表達(dá)量了。
2.引入“每一百萬(wàn)reads”的原因是，不同的樣本可能測(cè)序的深度不一樣，深度越深，當(dāng)然對(duì)應(yīng)的reads就越多了。如果結(jié)果除以各自庫(kù)的數(shù)量（以一百萬(wàn)reads為單位），那么我們就能很好地衡量?jī)蓚€(gè)不同樣本中同一個(gè)基因的相對(duì)表達(dá)量。

計(jì)算方法

第一步先將測(cè)序深度標(biāo)準(zhǔn)化，計(jì)算方法很簡(jiǎn)單，先分別計(jì)算出每個(gè)樣本的總reads數(shù)，然后將表中數(shù)據(jù)分別除以總reads數(shù)即可，這樣就得到了reads per million。

第二步是基因長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)化。將第一步的read per million直接除以基因長(zhǎng)度即可。

FPKM和RPKM的定義是相同的，唯一的區(qū)別是FPKM適用于雙端測(cè)序文庫(kù)，而RPKM適用于單端測(cè)序文庫(kù)。是衡量基因相對(duì)表達(dá)量的一個(gè)公式，

RPKM是將Map到基因的Reads數(shù)除以Map到Genome的所有Read數(shù)(以Million為單位)與RNA的長(zhǎng)度(以KB為單位)，是衡量基因相對(duì)表達(dá)量的一個(gè)公式，適用于單端測(cè)序

FPKM是將Map到基因的Fragments數(shù)除以Map到Genome的所有Read數(shù)(以Million為單位)與RNA的長(zhǎng)度(以KB為單位)。適用于單端和雙端測(cè)序。
它們2者的不同：
在single-end（單端測(cè)序）測(cè)序中，FPKM將read當(dāng)做fragment計(jì)算，此時(shí)FPKM和RPKM是相同的。
而在pair-end（雙端測(cè)序）測(cè)序 中， 若一堆paired-read 都比對(duì)上了，當(dāng)做一個(gè)fragment。

TPM：Transcripts Per Kilobase per Million mapped reads (每千個(gè)堿基的轉(zhuǎn)錄每百萬(wàn)映射讀取的Transcripts)：它先對(duì)每個(gè)基因的read數(shù)用基因的長(zhǎng)度進(jìn)行校正，之后再用校正后的這個(gè)基因read數(shù)(nr/Lr)與校正后的這個(gè)樣本的所有校正后的read數(shù)（sum( nr/Lr+………+ nm/Lm )）求商，是衡量基因相對(duì)表達(dá)量的一個(gè)手段
TPM的出現(xiàn)：
TPM的不同在于它的處理順序是不同的。即先考慮基因長(zhǎng)度，再考慮測(cè)序深度。
它的好處是，上邊FPKM：
FPKM = (10^6 * nf) / （L * N）
其中：
nf 代表比對(duì)至目標(biāo)基因的fragment數(shù)量；
L代表目標(biāo)基因的外顯子長(zhǎng)度之和除以1000，單位是Kb；
N是總的有效比對(duì)至基因組的fragment數(shù)量。
FPKM中N同樣會(huì)受到各個(gè)轉(zhuǎn)錄基因長(zhǎng)度（distribution of transcript lengths）的影響，也就是說(shuō)：FPKM/RPKM是不準(zhǔn)確的。而TPM在一個(gè)樣本中一個(gè)基因的TPM：先對(duì)每個(gè)基因的read數(shù)用基因的長(zhǎng)度進(jìn)行校正，之后再用校正后的這個(gè)基因read數(shù)(nr/Lr)與校正后的這個(gè)樣本的所有校正后的read數(shù)（sum( nr/Lr+………+ nm/Lm )）求商。TPM除以經(jīng)過(guò)基因長(zhǎng)度歸一化后的有效比對(duì)的read總數(shù)，即歸一化后的測(cè)序深度。
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楊夢(mèng)磊
20211024

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的衡量基因相对表达量的RPKM、FPKM、TPM详解的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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