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一学就会！使用DAVID和ggplot包轻松搞定基因GO/KEGG富集分析

后端

基因GO/KEGG富集分析：解码基因功能的指南

前言

了解基因的功能对于理解生物过程和疾病机制至关重要。基因富集分析是一种强大的工具，可以帮助我们识别在特定基因集合中显著富集的生物学途径和功能术语。

基因GO/KEGG富集分析概述

  • 基因GO（Gene Ontology）富集分析： 确定基因列表中显著富集的GO术语，这些术语了基因的分子功能、生物过程和细胞组分。
  • 基因KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）富集分析： 识别基因列表中显著富集的KEGG通路，这些通路揭示了基因参与的代谢、信号传导和疾病通路。

DAVID在线分析工具

DAVID是一个免费的在线平台，提供基因GO/KEGG富集分析。

R clusterProfiler包

clusterProfiler是一个R语言包，用于基因GO/KEGG富集分析，具有更简洁的语法和可视化功能。

使用DAVID进行基因GO/KEGG富集分析

  1. 准备基因列表： 收集差异表达基因、共表达基因或靶基因列表。
  2. 访问DAVID网站： 导航到DAVID网站并选择“Gene Functional Classification”。
  3. 输入基因列表： 粘贴或上传基因列表。
  4. 选择物种： 指定基因列表所属的物种。
  5. 提交任务： 单击“Submit”按钮运行分析。
  6. 查看结果： 分析完成后，查看富集结果和可视化图。

使用clusterProfiler进行基因GO/KEGG富集分析

  1. 安装clusterProfiler： 使用install.packages("clusterProfiler")命令安装包。
  2. 加载clusterProfiler： 使用library(clusterProfiler)命令加载包。
  3. 准备基因列表： 与DAVID类似，准备基因列表。
  4. 构建geneID和goID对应关系： 使用biomaRt包构建对应关系表。
  5. 执行富集分析： 使用enrichGO()和enrichKEGG()函数进行分析。
  6. 查看结果： 使用head()函数查看前N个显著富集的术语或通路。

可视化富集结果

使用ggplot包将富集结果可视化为条形图。

代码示例

DAVID：

# 准备基因列表
gene_list <- c("ENSG0000012345", "ENSG0000023456")

# 提交DAVID分析任务
enrich_results <- DAVID(gene_list, species="hsapiens")

# 查看结果
top_go_terms <- enrich_results$GOTerms[1:10]
top_kegg_pathways <- enrich_results$KEGGPathways[1:10]

clusterProfiler：

# 准备基因列表和geneID-goID对应关系表
gene_list <- c("ENSG0000012345", "ENSG0000023456")
gene2go <- getBM(attributes=c("ensembl_gene_id", "go_id"), mart=mart, species="hsapiens")

# 执行富集分析
go_enrich <- enrichGO(gene=gene_list, gene2go=gene2go, ont="bp")
kegg_enrich <- enrichKEGG(gene=gene_list, gene2go=gene2go)

# 查看结果
top_go_terms <- head(go_enrich, 10)
top_kegg_pathways <- head(kegg_enrich, 10)

结论

基因GO/KEGG富集分析是深入了解基因功能的有价值工具。通过DAVID和clusterProfiler等平台，我们可以轻松执行这些分析并获得有意义的见解。

常见问题解答

  1. 基因GO/KEGG富集分析和差异表达分析有什么区别？
    • 差异表达分析识别表达差异显着的基因，而富集分析揭示了特定基因集合的生物学功能和通路。
  2. 为什么我的富集分析没有产生显著结果？
    • 考虑基因列表的大小、数据的质量以及使用的富集工具的灵敏度。
  3. 我可以使用富集分析来识别疾病生物标志物吗？
    • 富集分析可以识别与疾病相关的通路和功能，为发现生物标志物提供线索。
  4. 哪些数据库用于基因GO/KEGG注释？
    • Gene Ontology Consortium和KEGG提供这些术语和通路注释。
  5. 我可以用其他工具进行富集分析吗？
    • 是的，还有其他工具，如GREAT、GSEA和DAVID Gene ID Conversion Tool。