转录组与表达芯片数据挖掘方法学习笔记

表达数据挖掘
三张表
表达矩阵:(GEO数据库)---差异表达分析


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样本信息表(每一列描述)

前两张做
差异表达分析
基因信息表(每一行描述)

基因与表型关系

1.差异表达分析

FC差异倍数,

差异表达结果可视化----火山图、热图

2.差异基因富集分析:GO 分类、pathway分类

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generatio >> bgratio 且 pvalue <0.05这些差异基因富集到这个功能分类上
差异分析结果展示


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3.样本聚类分析:样本量大时

哪些基因和油脂含量高低有影响


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哪些样本和哪些样本的表达模式是相似的(x轴为样本一,以y轴为样本2,大概可以看到所有的点都集中在一条直线上(用相似性算),这就叫两个样本的表达模式很相似)

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油脂含量在10天的时候高低分开

相关系数是聚类的基础

组间差异大,组内差异小,这就是对的

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找基因间的相关系数,表达模式相似,两个基因之间有某种关系

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基因一(x)和基因2(y)集中在那条线上,相关性很高


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许多基因影响表型

先把好多基因(表达模式相似的基因)聚类在一起,cluster,,,,,每个cluster负责一个功能,,,,干啥事呢,,,拿cluster与表型再去做关联,


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WGCNA分析,加权共表达分析

探索基因与表现得关系



1.模块构建A图
每个细线代表一个基因,每个颜色一个cluster
2.算相关性
每一列一个表型
每一行一个cluster
哪个模块与哪个表型相似


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紫色圈里面相关性最高
哪个cluster有34个基因,那么那么多的基因与花青素的相关性肯定不是一样高的

3.鉴定Hub基因
把这34个基因用一个软件:Cytoscape画一个网络图


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处于关键节点处的基因就是最重要的基因hub节点

把基因由多到少的筛选,WGCNA就是聚类分析
优点:聚类首先算相关性,构成一个距离矩阵,后来不合理,好多基因组成的网络是无标度网络(右边的)


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而相关性构建出来的网络不是无标度网络,而是随机网络,


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WGCNA分析和聚类分析本质上都是降维分析,每个基因是一个维度


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聚类分析(表达模式相似的基因聚在一起),

主成分分析-降维分析

原来一组相关变量经过线性变化转为不相关的


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这样的pc1与所有的都有关系


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1.pc1
2.pc1

举例

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左上,主成分的贡献度 pc1最大


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上图中每个点代表一个样本,
下图中,把所有点落在x轴上看


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pc1把时间那个四个时期划分开了,,,要想研究四个时期,就应该重点研究pc1
那怎么研究pc1呢?研究那些pc1的基因里贡献最大的
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都话在这张图上,,那就重点研究pc1里的这些基因,是与苹果发育的时期相关的基因
通过PCA分析,将基因与表型对上了

PCA案例

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pc1把根茎其他组织区分开了--组织之间的差异


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野生番茄和栽培番茄的差异,研究PC3,

总结

表达数据挖掘----哪些基因跟我们表型相关


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1、找到关键基因的三种方法

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每种方法画哪种图,已经找出来了。

2进一步研究那些基因功能,功能分析

基因少的话直接找基因功能,基因几千个的话,通过一些统计学的方法再去研究基因功能
1.富集分析
2.蛋白互作网络分析(已有数据库中看一下基因是否在功能上有聚集


做的图也在后面了

3.表达验证,测序靠不靠谱,再取几个样本做qPCR证明测序和表达芯片没问题;测序或芯片,样本重复少,,经费不够样本少要做

实验验证QPCR
数据库验证:TCGA(肿瘤数据库,肿瘤病人很多,正常人很少)


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GTEX,这个数据库里都是正常人,跟上个数据库一比较,,你看我这个基因在肿瘤中表达量相当高,正常人中表达量很低
GEPIA2:将他们整合在一起验证的一个数据库


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肿瘤的数据就可以不做实验就可以发文章了,有大量肿瘤数据库
刚才只是证明了,某个基因跟表型是相关的,要再做

功能验证

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敲出,过表达,
生存分析
文章十分以上
为什么这个基因和这个功能相关呢

分子机制

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各类数据库

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~~~如果只有几十个基因,,要往后翻才能找到差异的PC

测序平台不同怎么整合数据(标准化、均一化)
同种的是可以的,都是illumina
~~~~![image.png](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/24181854-738e5b3d0ef823a0.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)
WGCNA分析不可以用差异基因做,
过滤要去掉样本间差异小的基因要过滤掉:比如SD方法等等
把这些基因去做WGCNA分析,而不是直接做完差异分析再去做WGCNA分析。









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