Viz HiC interactions

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
import pandas as pd
import os
import cooltools
import matplotlib.colors
import cooler
from matplotlib.colors import LogNorm

# giraffe T2T data
hap='_pat'
asmName="giraffev0.1.1"

# privious refereence
# hap = ''
# asmName = "GCA_017591445.1"

# prefix
prefix="_hicRefSeqData"

# final prefix 
asm=f"{asmName}{hap}{prefix}"

index='X'
if hap == '_pat':
    index = 'Y'

print(f"asm: {asm}, hap: {hap}")

asm: GCA_017591445.1_hicRefSeqData, hap: 

file = f"/path/to/your/folder/verkko2.2_hifi-duplex_trio-hic/verkko-thic_v0.1.0_verkko_fillet_polishing/hic/{asm}.1000000.mcool::resolutions/1000000"
# file = f"/path/to/your/folder/verkko2.2_hifi-duplex_trio-hic/verkko-thic_v0.1.0_verkko_fillet_polishing/hic/GCA_017591445.1.1000000.mcool::resolutions/1000000"

clr = cooler.Cooler(file)
### to print chromosomes and binsize for this cooler
print(f'chromosomes: {clr.chromnames}, binsize: {clr.binsize}')
# chrom_start, chrom_end = clr.chromnames.index(f'chr1{hap}'), clr.chromnames.index(f'chr{index}{hap}')
chrom_start, chrom_end = 0, 14

chromosomes: ['chr1', 'chr2', 'chr3', 'chr4', 'chr5', 'chr6', 'chr7', 'chr8', 'chr9', 'chr10', 'chr11', 'chr12', 'chr13', 'chr14', 'chrX', 'JABCKX010000100.1', 'JABCKX010000993.1', 'JABCKX010000994.1', 'JABCKX010000995.1', 'JABCKX010000996.1', 'JABCKX010000997.1', 'JABCKX010000998.1', 'JABCKX010000999.1', 'JABCKX010001000.1', 'JABCKX010001001.1', 'JABCKX010001002.1', 'JABCKX010000101.1', 'JABCKX010001003.1', 'JABCKX010001004.1', 'JABCKX010001005.1', 'JABCKX010001006.1', 'JABCKX010001007.1', 'JABCKX010001008.1', 'JABCKX010001009.1', 'JABCKX010001010.1', 'JABCKX010001011.1', 'JABCKX010001012.1', 'JABCKX010000102.1', 'JABCKX010001013.1', 'JABCKX010001014.1', 'JABCKX010001015.1', 'JABCKX010001016.1', 'JABCKX010001017.1', 'JABCKX010001018.1', 'JABCKX010001019.1', 'JABCKX010001020.1', 'JABCKX010001021.1', 'JABCKX010001022.1', 'JABCKX010000103.1', 'JABCKX010001023.1', 'JABCKX010001024.1', 'JABCKX010001025.1', 'JABCKX010001026.1', 'JABCKX010001027.1', 'JABCKX010001028.1', 'JABCKX010001029.1', 'JABCKX010001030.1', 'JABCKX010001031.1', 'JABCKX010001032.1', 'JABCKX010000104.1', 'JABCKX010001033.1', 'JABCKX010001034.1', 'JABCKX010001035.1', 'JABCKX010001036.1', 'JABCKX010001037.1', 'JABCKX010001038.1', 'JABCKX010001039.1', 'JABCKX010001040.1', 'JABCKX010001041.1', 'JABCKX010001042.1', 'JABCKX010000105.1', 'JABCKX010001043.1', 'JABCKX010001044.1', 'JABCKX010001045.1', 'JABCKX010001046.1', 'JABCKX010001047.1', 'JABCKX010001048.1', 'JABCKX010001049.1', 'JABCKX010001050.1', 'JABCKX010001051.1', 'JABCKX010001052.1', 'JABCKX010000106.1', 'JABCKX010001053.1', 'JABCKX010001054.1', 'JABCKX010001055.1', 'JABCKX010001056.1', 'JABCKX010001057.1', 'JABCKX010001058.1', 'JABCKX010001059.1', 'JABCKX010001060.1', 'JABCKX010001061.1', 'JABCKX010000107.1', 'JABCKX010001062.1', 'JABCKX010001063.1', 'JABCKX010001064.1', 'JABCKX010001065.1', 'JABCKX010001066.1', 'JABCKX010001067.1', 'JABCKX010001068.1', 'JABCKX010001069.1', 'JABCKX010001070.1', 'JABCKX010001071.1', 'JABCKX010000108.1', 'JABCKX010001072.1', 'JABCKX010001073.1', 'JABCKX010001074.1', 'JABCKX010001075.1', 'JABCKX010001076.1', 'JABCKX010001077.1', 'JABCKX010001078.1', 'JABCKX010001079.1', 'JABCKX010001080.1', 'JABCKX010001081.1', 'JABCKX010000109.1', 'JABCKX010001082.1', 'JABCKX010001083.1', 'JABCKX010001084.1', 'JABCKX010001085.1', 'JABCKX010001086.1', 'JABCKX010001087.1', 'JABCKX010001088.1', 'JABCKX010001089.1', 'JABCKX010001090.1', 'JABCKX010000110.1', 'JABCKX010001091.1', 'JABCKX010001092.1', 'JABCKX010001093.1', 'JABCKX010001094.1', 'JABCKX010001095.1', 'JABCKX010001096.1', 'JABCKX010001097.1', 'JABCKX010001098.1', 'JABCKX010001099.1', 'JABCKX010001100.1', 'JABCKX010000111.1', 'JABCKX010001101.1', 'JABCKX010001102.1', 'JABCKX010001103.1', 'JABCKX010001104.1', 'JABCKX010001105.1', 'JABCKX010001106.1', 'JABCKX010001107.1', 'JABCKX010001108.1', 'JABCKX010001109.1', 'JABCKX010000112.1', 'JABCKX010001110.1', 'JABCKX010001111.1', 'JABCKX010001112.1', 'JABCKX010001113.1', 'JABCKX010001114.1', 'JABCKX010001115.1', 'JABCKX010001116.1', 'JABCKX010001117.1', 'JABCKX010001118.1', 'JABCKX010001119.1', 'JABCKX010000113.1', 'JABCKX010001120.1', 'JABCKX010001121.1', 'JABCKX010001122.1', 'JABCKX010001123.1', 'JABCKX010001124.1', 'JABCKX010001125.1', 'JABCKX010001126.1', 'JABCKX010001127.1', 'JABCKX010001128.1', 'JABCKX010001129.1', 'JABCKX010000114.1', 'JABCKX010001130.1', 'JABCKX010001131.1', 'JABCKX010001132.1', 'JABCKX010001133.1', 'JABCKX010001134.1', 'JABCKX010001135.1', 'JABCKX010001136.1', 'JABCKX010001137.1', 'JABCKX010001138.1', 'JABCKX010001139.1', 'JABCKX010000115.1', 'JABCKX010001140.1', 'JABCKX010001141.1', 'JABCKX010001142.1', 'JABCKX010001143.1', 'JABCKX010001144.1', 'JABCKX010001145.1', 'JABCKX010001146.1', 'JABCKX010001147.1', 'JABCKX010001148.1', 'JABCKX010001149.1', 'JABCKX010000116.1', 'JABCKX010001150.1', 'JABCKX010001151.1', 'JABCKX010001152.1', 'JABCKX010001153.1', 'JABCKX010001154.1', 'JABCKX010001155.1', 'JABCKX010001156.1', 'JABCKX010001157.1', 'JABCKX010001158.1', 'JABCKX010000117.1', 'JABCKX010001159.1', 'JABCKX010001160.1', 'JABCKX010001161.1', 'JABCKX010001162.1', 'JABCKX010001163.1', 'JABCKX010001164.1', 'JABCKX010001165.1', 'JABCKX010001166.1', 'JABCKX010001167.1', 'JABCKX010001168.1', 'JABCKX010000118.1', 'JABCKX010001169.1', 'JABCKX010001170.1', 'JABCKX010001171.1', 'JABCKX010001172.1', 'JABCKX010001173.1', 'JABCKX010001174.1', 'JABCKX010001175.1', 'JABCKX010001176.1', 'JABCKX010001177.1', 'JABCKX010001178.1', 'JABCKX010000119.1', 'JABCKX010001179.1', 'JABCKX010001180.1', 'JABCKX010001181.1', 'JABCKX010001182.1', 'JABCKX010001183.1', 'JABCKX010001184.1', 'JABCKX010001185.1', 'JABCKX010001186.1', 'JABCKX010001187.1', 'JABCKX010001188.1', 'JABCKX010000120.1', 'JABCKX010001189.1', 'JABCKX010001190.1', 'JABCKX010001191.1', 'JABCKX010001192.1', 'JABCKX010001193.1', 'JABCKX010001194.1', 'JABCKX010001195.1', 'JABCKX010001196.1', 'JABCKX010001197.1', 'JABCKX010001198.1', 'JABCKX010000121.1', 'JABCKX010001199.1', 'JABCKX010001200.1', 'JABCKX010001201.1', 'JABCKX010001202.1', 'JABCKX010001203.1', 'JABCKX010001204.1', 'JABCKX010001205.1', 'JABCKX010001206.1', 'JABCKX010001207.1', 'JABCKX010001208.1', 'JABCKX010000122.1', 'JABCKX010001209.1', 'JABCKX010001210.1', 'JABCKX010001211.1', 'JABCKX010001212.1', 'JABCKX010001213.1', 'JABCKX010001214.1', 'JABCKX010001215.1', 'JABCKX010001216.1', 'JABCKX010001217.1', 'JABCKX010001218.1', 'JABCKX010000123.1', 'JABCKX010001219.1', 'JABCKX010001220.1', 'JABCKX010001221.1', 'JABCKX010001222.1', 'JABCKX010001223.1', 'JABCKX010001224.1', 'JABCKX010001225.1', 'JABCKX010001226.1', 'JABCKX010001227.1', 'JABCKX010001228.1', 'JABCKX010000124.1', 'JABCKX010001229.1', 'JABCKX010001230.1', 'JABCKX010001231.1', 'JABCKX010001232.1', 'JABCKX010001233.1', 'JABCKX010001234.1', 'JABCKX010001235.1', 'JABCKX010001236.1', 'JABCKX010001237.1', 'JABCKX010001238.1', 'JABCKX010000125.1', 'JABCKX010001239.1', 'JABCKX010001240.1', 'JABCKX010001241.1', 'JABCKX010001242.1', 'JABCKX010001243.1', 'JABCKX010001244.1', 'JABCKX010001245.1', 'JABCKX010001246.1', 'JABCKX010001247.1', 'JABCKX010001248.1', 'JABCKX010000126.1', 'JABCKX010001249.1', 'JABCKX010001250.1', 'JABCKX010001251.1', 'JABCKX010001252.1', 'JABCKX010001253.1', 'JABCKX010001254.1', 'JABCKX010001255.1', 'JABCKX010001256.1', 'JABCKX010001257.1', 'JABCKX010001258.1', 'JABCKX010000127.1', 'JABCKX010001259.1', 'JABCKX010001260.1', 'JABCKX010001261.1', 'JABCKX010001262.1', 'JABCKX010001263.1', 'JABCKX010001264.1', 'JABCKX010001265.1', 'JABCKX010001266.1', 'JABCKX010001267.1', 'JABCKX010001268.1', 'JABCKX010000128.1', 'JABCKX010001269.1', 'JABCKX010001270.1', 'JABCKX010001271.1', 'JABCKX010001272.1', 'JABCKX010001273.1', 'JABCKX010001274.1', 'JABCKX010001275.1', 'JABCKX010001276.1', 'JABCKX010001277.1', 'JABCKX010001278.1', 'JABCKX010000129.1', 'JABCKX010001279.1', 'JABCKX010001280.1', 'JABCKX010001281.1', 'JABCKX010001282.1', 'JABCKX010001283.1', 'JABCKX010001284.1', 'JABCKX010001285.1', 'JABCKX010001286.1', 'JABCKX010001287.1', 'JABCKX010001288.1', 'JABCKX010000130.1', 'JABCKX010001289.1', 'JABCKX010001290.1', 'JABCKX010001291.1', 'JABCKX010001292.1', 'JABCKX010001293.1', 'JABCKX010001294.1', 'JABCKX010001295.1', 'JABCKX010001296.1', 'JABCKX010001297.1', 'JABCKX010001298.1', 'JABCKX010000131.1', 'JABCKX010001299.1', 'JABCKX010001300.1', 'JABCKX010001301.1', 'JABCKX010001302.1', 'JABCKX010001303.1', 'JABCKX010001304.1', 'JABCKX010001305.1', 'JABCKX010001306.1', 'JABCKX010001307.1', 'JABCKX010001308.1', 'JABCKX010000132.1', 'JABCKX010001309.1', 'JABCKX010001310.1', 'JABCKX010001311.1', 'JABCKX010001312.1', 'JABCKX010001313.1', 'JABCKX010001314.1', 'JABCKX010001315.1', 'JABCKX010001316.1', 'JABCKX010001317.1', 'JABCKX010001318.1', 'JABCKX010000133.1', 'JABCKX010001319.1', 'JABCKX010001320.1', 'JABCKX010001321.1', 'JABCKX010001322.1', 'JABCKX010001323.1', 'JABCKX010001324.1', 'JABCKX010001325.1', 'JABCKX010001326.1', 'JABCKX010001327.1', 'JABCKX010001328.1', 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'JABCKX010000890.1', 'JABCKX010000891.1', 'JABCKX010000892.1', 'JABCKX010000893.1', 'JABCKX010000090.1', 'JABCKX010000894.1', 'JABCKX010000895.1', 'JABCKX010000896.1', 'JABCKX010000897.1', 'JABCKX010000898.1', 'JABCKX010000899.1', 'JABCKX010000900.1', 'JABCKX010000901.1', 'JABCKX010000902.1', 'JABCKX010000903.1', 'JABCKX010000091.1', 'JABCKX010000904.1', 'JABCKX010000905.1', 'JABCKX010000906.1', 'JABCKX010000907.1', 'JABCKX010000908.1', 'JABCKX010000909.1', 'JABCKX010000910.1', 'JABCKX010000911.1', 'JABCKX010000912.1', 'JABCKX010000913.1', 'JABCKX010000092.1', 'JABCKX010000914.1', 'JABCKX010000915.1', 'JABCKX010000916.1', 'JABCKX010000917.1', 'JABCKX010000918.1', 'JABCKX010000919.1', 'JABCKX010000920.1', 'JABCKX010000921.1', 'JABCKX010000922.1', 'JABCKX010000923.1', 'JABCKX010000093.1', 'JABCKX010000924.1', 'JABCKX010000925.1', 'JABCKX010000926.1', 'JABCKX010000927.1', 'JABCKX010000928.1', 'JABCKX010000929.1', 'JABCKX010000930.1', 'JABCKX010000931.1', 'JABCKX010000932.1', 'JABCKX010000933.1', 'JABCKX010000094.1', 'JABCKX010000934.1', 'JABCKX010000935.1', 'JABCKX010000936.1', 'JABCKX010000937.1', 'JABCKX010000938.1', 'JABCKX010000939.1', 'JABCKX010000940.1', 'JABCKX010000941.1', 'JABCKX010000942.1', 'JABCKX010000943.1', 'JABCKX010000095.1', 'JABCKX010000944.1', 'JABCKX010000945.1', 'JABCKX010000946.1', 'JABCKX010000947.1', 'JABCKX010000948.1', 'JABCKX010000949.1', 'JABCKX010000950.1', 'JABCKX010000951.1', 'JABCKX010000952.1', 'JABCKX010000096.1', 'JABCKX010000953.1', 'JABCKX010000954.1', 'JABCKX010000955.1', 'JABCKX010000956.1', 'JABCKX010000957.1', 'JABCKX010000958.1', 'JABCKX010000959.1', 'JABCKX010000960.1', 'JABCKX010000961.1', 'JABCKX010000962.1', 'JABCKX010000097.1', 'JABCKX010000963.1', 'JABCKX010000964.1', 'JABCKX010000965.1', 'JABCKX010000966.1', 'JABCKX010000967.1', 'JABCKX010000968.1', 'JABCKX010000969.1', 'JABCKX010000970.1', 'JABCKX010000971.1', 'JABCKX010000972.1', 'JABCKX010000098.1', 'JABCKX010000973.1', 'JABCKX010000974.1', 'JABCKX010000975.1', 'JABCKX010000976.1', 'JABCKX010000977.1', 'JABCKX010000978.1', 'JABCKX010000979.1', 'JABCKX010000980.1', 'JABCKX010000981.1', 'JABCKX010000982.1', 'JABCKX010000099.1', 'JABCKX010000983.1', 'JABCKX010000984.1', 'JABCKX010000985.1', 'JABCKX010000986.1', 'JABCKX010000987.1', 'JABCKX010000988.1', 'JABCKX010000989.1', 'JABCKX010000990.1', 'JABCKX010000991.1', 'JABCKX010000992.1'], binsize: 1000000

chromstarts = []
for i in clr.chromnames:
        chromstarts.append(clr.extent(i)[0])

from matplotlib.ticker import EngFormatter
bp_formatter = EngFormatter('b')

def format_ticks(ax, x=True, y=True, rotate=True):
    if y:
        ax.yaxis.set_major_formatter(bp_formatter)
    if x:
        ax.xaxis.set_major_formatter(bp_formatter)
        ax.xaxis.tick_bottom()
    if rotate:
        ax.tick_params(axis='x',rotation=45)

start, end = chromstarts[chrom_start], chromstarts[chrom_end]

chr_detail = f'chr5{hap}'
detail_start, detail_end = 35_000_000, 105_000_000
v_max=500
v_max_count = 500
chr_detail

'chr5'

from matplotlib.ticker import EngFormatter
bp_formatter = EngFormatter('b')

def format_ticks(ax, x=True, y=True, rotate=True):
    if y:
        ax.yaxis.set_major_formatter(bp_formatter)
    if x:
        ax.xaxis.set_major_formatter(bp_formatter)
        ax.xaxis.tick_bottom()
    if rotate:
        ax.tick_params(axis='x',rotation=45)

f, axs = plt.subplots(
    figsize=(14,4),
    ncols=3)

ax = axs[0]
# im = ax.matshow(clr.matrix(balance=False)[:], vmax=2500, cmap='RdBu_r');
im = ax.matshow(
    clr.matrix(balance=False)[start:end, start:end],
    vmax=v_max_count,cmap='RdBu_r')
plt.colorbar(im, ax=ax ,fraction=0.046, pad=0.04, label='raw counts');
ax.set_xticks(np.array(chromstarts[chrom_start:chrom_end])-start, clr.chromnames[chrom_start:chrom_end], rotation=90);
ax.set_yticks(np.array(chromstarts[chrom_start:chrom_end])-start, clr.chromnames[chrom_start:chrom_end], rotation=90);
ax.xaxis.tick_bottom()
ax.set_title('All chromosomes')

ax = axs[1]
im = ax.matshow(
    clr.matrix(balance=False).fetch(chr_detail),
    vmax=2500,cmap='RdBu_r',
    extent=(0,clr.chromsizes[chr_detail], clr.chromsizes[chr_detail], 0)
);
plt.colorbar(im, ax=ax ,fraction=0.046, pad=0.04, label='raw counts');
ax.set_title(chr_detail, y=1.08)
ax.set_ylabel('position, Mb')
format_ticks(ax)

ax = axs[2]
# start, end = 30_000_000, 60_000_000
region = (chr_detail, detail_start, detail_end)
im = ax.matshow(
    clr.matrix(balance=False).fetch(region),
    vmax=2500, cmap='RdBu_r',
    extent=(detail_start, detail_end, detail_end, detail_start)
);
ax.set_title(f'{chr_detail}:{detail_start:,}-{detail_end:,}', y=1.08)
plt.colorbar(im, ax=ax ,fraction=0.046, pad=0.04, label='raw counts');
format_ticks(ax)
plt.tight_layout()

f, axs = plt.subplots(
    figsize=(14,4),
    ncols=3)
bp_formatter = EngFormatter('b')
norm = LogNorm(vmax=v_max)

ax = axs[0]
# im = ax.matshow(clr.matrix(balance=False)[:],norm=norm,cmap='RdBu_r')
im = ax.matshow(clr.matrix(balance=False)[start:end, start:end], norm=norm, cmap='RdBu_r');
plt.colorbar(im, ax=ax ,fraction=0.046, pad=0.04, label='raw counts');
ax.set_xticks(np.array(chromstarts[chrom_start:chrom_end])-start, clr.chromnames[chrom_start:chrom_end], rotation=90);
ax.set_yticks(np.array(chromstarts[chrom_start:chrom_end])-start, clr.chromnames[chrom_start:chrom_end], rotation=90);
ax.tick_params(axis='y', labelrotation=90)

ax.xaxis.tick_bottom()
ax.set_title('All chromosomes')

ax = axs[1]
im = ax.matshow(
    clr.matrix(balance=False).fetch(chr_detail),
    norm=norm,cmap='RdBu_r',
    extent=(0,clr.chromsizes[chr_detail], clr.chromsizes[chr_detail], 0)
);
plt.colorbar(im, ax=ax ,fraction=0.046, pad=0.04, label='Norm');
ax.set_title(chr_detail, y=1.08)
ax.set(ylabel='position, Mb', xlabel='position, Mb')
format_ticks(ax)

ax = axs[2]
# start, end = 30_000_000, 60_000_000
region = (chr_detail, detail_start, detail_end)
im = ax.matshow(
    clr.matrix(balance=False).fetch(region),
    norm=norm, cmap='RdBu_r',
    extent=(detail_start, detail_end, detail_end, detail_start)
);
ax.set_title(f'{chr_detail}:{detail_start:,}-{detail_end:,}', y=1.08)
plt.colorbar(im, ax=ax ,fraction=0.046, pad=0.04, label='Norm');
ax.set(xlabel='position, Mb')
format_ticks(ax)
plt.tight_layout()

f, ax = plt.subplots(
    figsize=(14,12))
im = ax.matshow(clr.matrix(balance=False)[start:end, start:end],vmax=v_max_count,cmap='RdBu_r')
plt.colorbar(im ,fraction=0.046, pad=0.04, label='raw counts')
ax.set_xticks(np.array(chromstarts[chrom_start:chrom_end]) - start)
ax.set_xticklabels(clr.chromnames[chrom_start:chrom_end], rotation=90)

# ax.set(xticks=chromstarts, xticklabels=clr.chromnames[0:14],xlabel='position, chrom#', ylabel='position, bin#')
ax.xaxis.set_label_position('top')
ax.set_xticks(np.array(chromstarts[chrom_start:chrom_end])-start, clr.chromnames[chrom_start:chrom_end], rotation=90);
ax.set_yticks(np.array(chromstarts[chrom_start:chrom_end])-start, clr.chromnames[chrom_start:chrom_end], rotation=90);
ax.tick_params(axis='y', labelrotation=90)

ax.xaxis.tick_bottom()
ax.set_title('All chromosomes')
plt.tight_layout()

from matplotlib.colors import LogNorm

# Define the normalization using LogNorm
norm = LogNorm(vmax=v_max)  # Using 'norm' as the variable name instead of 'vnorm'

# Create the plot
f, ax = plt.subplots(figsize=(14, 12))

# Plot the matrix with the LogNorm normalization
im = ax.matshow(clr.matrix(balance=False)[start:end, start:end], norm=norm, cmap='RdBu_r')

# Add a colorbar with proper spacing and labeling
plt.colorbar(im, fraction=0.046, pad=0.04, label='Norm')

# Set X-ticks and labels
ax.set_xticks(np.array(chromstarts[chrom_start:chrom_end]) - start)
ax.set_xticklabels(clr.chromnames[chrom_start:chrom_end], rotation=90)

# Set Y-ticks and labels
ax.set_yticks(np.array(chromstarts[chrom_start:chrom_end]) - start)
ax.set_yticklabels(clr.chromnames[chrom_start:chrom_end])

# Add axis labels
ax.set_xlabel('position, chrom#')
ax.set_ylabel('position, bin#')
ax.xaxis.set_label_position('top')

# Configure tick positions
ax.tick_params(axis='y', labelrotation=90)
ax.xaxis.tick_bottom()

# Add a title
ax.set_title('All chromosomes')

# Adjust layout to avoid overlapping
plt.tight_layout()
plt.show()