基因體座標轉換 是做什麼的？
使用時機
任何時候當座標跨越邊界時：介於兩種檔案格式之間、介於兩個工具之間、介於兩個組裝版本之間，或介於基因體與轉錄本之間。
基本原則
一個座標是三個事實，不是一個：數字、書寫慣例以及測量時所依據的組裝版本。 缺少其中任何一個，該數字就無法解讀。
座標錯誤是基因體學中最安靜的一類錯誤。一個差一個鹼基的 BED 檔案，在解析、排序和交集運算時都不會出現錯誤。一個 GRCh37 的 VCF 檔案與 GRCh38 的註釋進行合併時，仍然會產出結果。一個向右偏移的插入/缺失（indel）只是無法比對到 ClinVar 中的條目，結果就是該變異被回報為新發現。沒有任何東西會觸發錯誤；答案就是錯的，而且錯得看似合理。
因此：請使用查表進行轉換，不要憑記憶，並且在有參考序列可用時，務必與參考序列進行驗證。
兩種轉換
1-based inclusive -> 0-based half-open : start - 1, end
0-based half-open -> 1-based inclusive : start + 1, end
終點座標永遠不變。如果一個轉換同時改變了兩個數字，那就是錯的。
哪種格式是哪一種
| 0-based, half-open | 1-based, inclusive |
|---|---|
| BED, bedGraph, bigWig, narrowPeak | GFF3, GTF, VCF |
| BAM/CRAM (二進位 POS) | SAM (文字 POS) |
| PSL, genePred, refFlat | WIG, Picard interval_list |
| MAF (UCSC 多重序列比對) | MAF (TCGA 突變註釋) |
| PyRanges, pybedtools | GRanges/IRanges, samtools & UCSC & Ensembl 區域字串 |
兩種「MAF」格式都存在，它們代表不同的東西，而且互相衝突。UCSC 透過一個 1-based 的瀏覽器視窗提供 0-based 的檔案。references/format-conventions.md 有包含每種格式細節的完整表格。
cd skills/genomic-coordinates/scripts
python3 convert_coords.py --list # 查表
python3 convert_coords.py --from bed --to gff chr1 999 1000
python3 convert_coords.py --from ucsc --to bed "chr7:5,530,601-5,530,625"
python3 convert_coords.py --from granges --to pyranges --input regions.tsv
contig input output length status detail
chr7 chr7:5530601-5530625 5530600-5530625 25 ok
長度為零的 BED 特徵（chromStart == chromEnd，一個合法的插入點）會被回報為 unrepresentable，而不是轉換為 end = start - 1。當有任何區間是退化或無效時，退出碼為 1。
變異不是區間
VCF 中插入/缺失（indel）的 POS 是錨點鹼基——事件之前的鹼基本身維持不變。而同一個變異可以用多種方式表示：chr1:7:CAC:C、chr1:3:CAC:C 和 chr1:2:GCA:G 其實是同一個刪除事件。在標準化之前進行合併、去重或查詢變異，會無聲地遺失真實比對結果，而且在重複序列區域（indel 主要發生處）這種遺失情況特別常見。
在任何比較之前，請先進行標準化——先簡約化（trim to parsimony），然後對齊左側（left-align）：
python3 normalize_variant.py --fasta ref.fa chr1 7 CAC C
python3 normalize_variant.py --fasta ref.fa --split --input cohort.vcf
python3 normalize_variant.py --fasta ref.fa --compare chr1:7:CAC:C chr1:2:GCA:G
input normalized type pos_shift ref_check changed
chr1:7:CAC:C chr1:2:GCA:G deletion 5 ok yes
每一筆記錄的 REF 會先與 FASTA 進行比對。MISMATCH 表示變異與參考序列來自不同的組裝版本——請停止操作並執行 check_contigs.py，而不是調整座標。多等位基因（multi-allelic）的記錄必須在標準化之前使用 --split 參數進行分割，絕不能在之後。
HGVS 將 indel 向相反的 3' 端偏移。對於負股基因，這與 VCF 的左對齊方向相反。詳細資訊與完整程序請參閱：references/variant-representation.md。
在信任合併結果之前，請先檢查組裝版本
python3 check_contigs.py --identify unknown.fa.fai
python3 check_contigs.py variants.vcf annotation.gtf --genome GRCh38.fa.fai
file kind contigs naming assembly detail
ref.fa.fai sizes 25 plain GRCh37 24/24 primary chromosome lengths match;
chrM is 16569 bp, i.e. GRCh37/38 (rCRS MT)
此腳本能讀取 .fai、.chrom.sizes、VCF header、SAM header、FASTA、BED 和 GTF/GFF 檔案，從主染色體的長度識別組裝版本，並報告兩個檔案之間合併時可能出錯的所有原因：命名不一致、長度衝突、座標超出染色體末端、只有一個檔案包含的染色體。任何不相容的情況都會導致退出碼為 1。
GRCh37 和 hg19 僅在粒線體上有所不同——16,569 bp (rCRS) 對比 16,571 bp。核基因體座標完全相同，因此混合使用這兩個組裝版本的流程仍能正常運作，只有 mtDNA 的結果會出錯。check_contigs.py 會報告它找到的是哪一個。關於組建版本、命名方案、ALT 重疊群和 liftOver 陷阱的詳細資訊：請參閱 references/reference-builds.md。
審計檔案是否符合其格式規範
python3 audit_intervals.py peaks.bed
python3 audit_intervals.py gencode.gtf --genome hg38.chrom.sizes
python3 audit_intervals.py cohort.vcf --genome GRCh38.fa.fai
會尋找座標錯誤留下的證據：
| 發現結果 | 證明了什麼 |
|---|---|
start_below_one (在 GFF/GTF 中) | 0-based 的資料位於 1-based 的檔案中；所有資料都向左偏移了一個鹼基 |
many_zero_length (在 BED 中) | 1-based 的單鹼基特徵被寫入 0-based 的檔案 |
past_contig_end | 組裝版本錯誤，或在染色體邊界處差一個鹼基的錯誤 |
mixed_contig_naming | 任何合併都會無聲地比對到一個子集 |
first_block_offset | BED12 blockStarts 被寫成絕對座標 |
not_parsimonious | 等位基因未經簡約化處理；在合併前請先標準化 |
bad_alt_allele | Ensembl/VEP 的 - 標記法用在 VCF 中，但後者沒有錨點鹼基 |
遇到任何致命發現時退出碼為 1，因此它可以作為資料目錄的 CI 門檻。
轉錄本、CDS 和蛋白質位置
c.742 和 chr17:7,674,220 都是「位置」，但兩者無法透過算術互相轉換。轉錄本座標是以轉錄方向計算剪接後的鹼基數量——在負股上基因體座標遞減——而 c.1 是起始密碼子 ATG 的 A，不是轉錄本的起點。
常被誤記的規則：沒有 c.0；5' UTR 位置是負數，3' UTR 位置帶 * 符號；GFF 的 phase 是為了到達下一個密碼子而移除的鹼基數量，不是 start % 3；而無附上版本號的轉錄本存取號，c. 的描述就毫無意義，因為同一個變異在不同轉錄本中會有不同的編號。references/transcript-coordinates.md 有轉換程序和邊界案例。
請使用能掌握轉錄本模型的工具進行轉換——VEP、bcftools csq、Mutalyzer、hgvs 套件——不要手動進行。
報告結果
每次都要在座標旁邊註明組裝版本。chr7:5,530,601-5,530,625 不是一個位置；chr7:5,530,601-5,530,625 (GRCh38) 才是。在欄位標題或檔案文件中說明某一座標欄位使用的是哪一種慣例。當轉換產生結果時，請說明轉換的方向。
參考資料
references/format-conventions.md—— 每種格式的慣例，包含每種格式的細節、BED12 區塊規則、區域字串語法以及工具行為。references/variant-representation.md—— VCF 等位基因慣例、標準化演算法、等效性檢查、多等位基因分割，以及 HGVS 與 VCF 不一致之處。references/reference-builds.md—— 組建版本簽名、GRCh37 vs hg19、ALT 重疊群、命名方案以及 liftOver 的失敗模式。references/transcript-coordinates.md—— 基因體座標 ↔ 轉錄本座標 ↔ CDS 座標 ↔ 蛋白質座標、HGVS 編號、phase 以及轉錄本選擇。
引用科學智能體技能
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Kassis, T., Agarwal, V., He, Y., Patel, D., & Brueckner, A. M. (2026). Scientific Agent Skills: A Library of Procedural Knowledge for Research Agents. arXiv:2609.00065. https://doi.org/10.48550/arXiv.2609.00065
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