基因本体数据库与GO富集分析
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基因本体论(go)功能注释 gene ontologyannotation基因本体论(Gene Ontology,简称GO)是一种用来描述基因功能的标准化系统。
GO的功能注释则是使用GO术语为基因或蛋白质序列进行注释,帮助科学家理解生物体内基因的功能和相互关系。
本文将介绍基因本体论(GO)的概念和作用,以及基因本体论功能注释的流程和应用。
一、基因本体论(GO)的概念和作用基因本体论(GO)是一种标准化的词汇系统,用于描述基因和蛋白质的功能、过程和组件。
GO包含三个主要的本体:分子功能(Molecular Function)、生物过程(Biological Process)和细胞组件(Cellular Component)。
每个本体都包含一系列术语和相应的定义,科学家可以根据这些术语和定义来描述基因的功能。
基因本体论的作用是帮助科学家对基因和蛋白质进行分类和理解。
通过将基因和蛋白质注释到GO术语上,科学家可以更准确地了解它们的功能、参与的生物过程以及位于细胞的哪个组件。
这对于研究基因的功能以及疾病的发生和发展有着至关重要的意义。
二、基因本体论功能注释的流程基因本体论功能注释是指将基因或蛋白质序列与基因本体论术语进行关联的过程。
下面是一般的基因本体论功能注释流程:1.数据预处理:获取待注释基因或蛋白质的序列数据,排除冗余数据和噪音数据。
2.基因本体论术语获取:从基因本体论数据库中获取相应的术语,包括分子功能、生物过程和细胞组件。
3.序列比对:将待注释的基因或蛋白质序列与已知序列进行比对,找出相似序列。
4.注释:根据序列比对的结果,将相似序列的注释信息转移到待注释序列上。
5.术语关联:根据注释信息,将待注释基因或蛋白质与相应的基因本体论术语进行关联。
6.结果验证:对注释结果进行验证和统计分析,评估注释的准确性和可靠性。
三、基因本体论功能注释的应用基因本体论功能注释在生命科学研究中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域:1.基因功能研究:通过注释基因的功能,科学家可以更好地理解基因在细胞中的作用,从而揭示生物体内复杂的生物过程。
gene ontology enrichment analysis基因本体富集分析(gene ontology enrichment analysis)是一种用来分析不同基因集间的差异性的方法,可以帮助研究人员识别出与某些生物学过程相关的基因及其功能。
本文将分步骤阐述常见的基因本体富集分析流程。
第一步:选取适当的基因集和背景集在进行基因本体富集分析前,需要确定一个需要研究的基因集,通常该集合由已有的基因测序数据得出。
接着,我们需要选择一个与研究对象相关的背景基因集,通常情况下,背景基因集就是研究对象中未包含的整体基因。
第二步:统计基因本体类别首先,我们需要对已确定的基因集进行注释,将其与已知的基因本体(GO term)进行匹配。
GO term是由一些标准化语言描述的基因功能和生物过程,包含三个主要分类:分子功能、细胞组成和生物过程。
从生物学的角度看,GO term能够帮助我们更好的了解基因之间的相互关系和作用,同时还能够对相关生物学过程进行分类和统计。
统计每个基因本体分类中包含的基因数,并对其进行比较。
如果一个基因本体类别中包含的基因数量显著多于在整个背景基因集中出现该类别的概率,则表明该类别在基因集中富集(enrichment)了。
第三步:确定显著性水平在第二步中,我们可以得到一堆基因本体富集的结果,但是,是否这些结果是有意义的需要通过设定显著性水平来判断。
显著性水平可以表示为P值、FDR或Benjamini/Hochberg等纠正方法。
依据统计方法的不同,显著性水平的数值也不同,最常用的是P值。
P值越小,差异性越显著。
第四步:结果展示和分析在最后一步中,我们需要对富集分析的结果进行展示和分析。
通常情况下,一个基因在多个基因本体类别间都可以分类,为了避免过度解释结果,我们通常会选择多重比较校正或者Bonferroni校正技术来控制假阳性率。
根据结果,我们可以进一步探索基因在不同基因本体分类中所具有的功能以及对不同生物过程的影响。
go analysis of up-regulated genes in ko
在基因表达分析中,对上调基因进行GO(基因本体论)分析是一种常见的手段。
上调基因是指在特定条件下,其表达水平相对于对照或基准条件有所增加的基因。
在GO分析中,首先需要准备目的基因文件,这个文件包含差异表达信息,如果使用工具自带的背景基因文件,那么目的基因文件的基因ID类型需要与背景基因文件一致。
然后,选择“使用文件”按钮上传目的基因和背景基因文件,如果是自己准备的背景基因文件则无此限制,只需目的基因id与背景基因id一致即可。
接下来,选择是否包含log2FC列,这是表示差异倍数取对数后的值。
物种选择也很重要,根据分析需求选择正确的物种。
最后,点击提交按钮,等待分析完成。
此外,GO富集分析的结果通常包括气泡图、条形图、富集圈图等,这些结果可以帮助理解上调基因在生物学过程中的角色。
对于KEGG 富集分析,其结果还可以在KEGG通路图上体现,比如红色表示上调,
绿色表示下调。
总之,通过GO和KEGG富集分析,可以对上调基因进行深入的功能和通路分析,从而更好地理解基因表达变化的生物学意义。
基因通路富集分析方法大总结基因通路富集分析 (gene set pathway enrichment analysis) 是在一组基因或蛋白中找到一类过表达的基因或蛋白。
一般是高通量实验,如基因芯片,RNA-Seq,蛋白质组学(质谱结果)的后续步骤。
常见的就是GO功能注释和KEGG通路富集分析。
通过基因通路富集分析,我们可以初步分析基因可能参与的生物学过程或者信号通路。
下面将手把手为大家介绍6种常用的基因富集通路分析方法,总有一款适合你!1.DavidDAVID是最早也是目前最经典的做富集分析的数据库,它整合了大量生物学数据和分析工具,为大规模的基因或蛋白列表提供系统综合的生物功能注释信息。
基因通路富集分析步骤图解:第一步:打开网址,点击Functional Annotation。
第二步:输入基因集,选择输入类型第三步:选择物种,查看结果(包括GO和KEGG通路结果)2.StringString数据库是瑞士苏黎世大学构建的一个搜寻蛋白质之间相互作用的数据库。
既包括蛋白质之间的直接物理相互作用,也包括蛋白质之间的间接功能相关性。
它除了包含有实验数据、从PubMed摘要中挖掘的结果和综合其他数据库数据外,还有利用生物信息学的方法预测的结果。
基因通路富集分析步骤图解:第一步:打开网站,输入基因列表和选择物种;第二步:选择数据库内对应基因名称;第三步:结果下载-包括Go和KEGG通路。
(如有需要还可以下载蛋白连接的结果)4.KobasKobas是北京大学开发的用于注释和鉴定富集途径和疾病的数据库基因通路富集分析步骤图解:第一步:打开网站,选择Gene-list Enrichment第二步:选择输入类型,物种,输入基因列表,选择数据库,后可分析下载数据。
5.MetascapeMetascape是近年来新兴的富集分析数据,数据不仅更新快,其覆盖面也相当广泛。
从数据库种类来说,Metascape整合了GO、KEGG、UniProt和DrugBank等多个权威的数据资源,使其不仅能完成通路富集和生物过程注释,还能做基因相关的蛋白质网络分析和涉及到的药物分析,致力于为科研工作者提供每个基因全面而详细的信息。
利用agriGO网络服务进行GO富集分析苏震,徐文英,杜舟,周鑫1.分析目的随着生命科学的发展,越来越多的基因功能被实验验证或者预测推导,但如何规范地注释这些基因是一个难题。
基因本体论(Gene Ontology,GO)是一个在生物信息学领域中广泛使用的本体,应用于基因的功能注释和富集化分析。
GO是一个国际标准化的基因功能分类体系,提供了一套动态更新的标准词汇表,由Gene Ontology组织(/)开发并且维护。
并且,GO是对基因属性特征的客观描述,独立于任何物种或者细胞类型。
因此,我们利用GO,可以对不同物种、不同细胞类型下的基因功能进行规范的描述,避免了沟通上的不便,也可以将隐藏在文献中的基因功能信息更加有效地提取出来。
在动植物功能基因组的研究中,高通量技术的使用产生了海量的组学数据,比如在不同发育期、不同逆境处理下的转录组数据集可以多至上千个表达谱,如何分析和解释这些数据成为摆在生物学家面前的一个难题,而使用GO对基因功能注释进行富集分析,是一套较好的解决方案。
agriGO(GO Analysis Toolkit and Database for Agricultural Community)是一个专注农业物种(以植物物种为主)的GO功能注释与分析的网络数据库与在线分析平台。
agriGO采用的是一套具有完整结构的控制词汇集,使得对该系统可以更好地用于统计和运算,为生物信息学、生物统计学的研究带来了很大的便利。
2.分析工具Gene Ontology富集分析工具agriGO,网址:/agriGO//agriGOv2/参考文献:Zhou Du, Xin Zhou, Yi Ling, Zhenhai Zhang, and Zhen Su. (2010) agriGO: a GO analysis toolkit for the agricultural community. Nucleic Acids Research 38: W64-W70.Tian Tian, Yue Liu, Hengyu Yan, Qi You, Xin Yi, Zhou Du, Wenying Xu, Zhen Su; (2017) agriGO v2.0: a GO analysis toolkit for the agricultural community, 2017 update. Nucleic Acids Research. doi: 10.1093/nar/gkx3823.操作步骤采用agriGO平台提供的实例,练习agriGO中主要的分析工具(见/agriGO/analysis.php):Singular Enrichment Analysis (SEA) 、Parametric Analysis of Gene Set Enrichment (PAGE) 和Cross comparison of SEA (SEACOMPARE)。
转录组学研究的生物信息学方法随着高通量测序技术的发展,转录组学研究在生物学研究中越来越受到重视。
转录组学研究是指对特定组织或细胞中所有转录本的RNA序列进行分析,以了解基因表达和调控的机制。
转录组学研究需要大量的生物学和计算机科学知识,其中生物信息学方法在数据预处理、基因差异表达分析等方面起着至关重要的作用。
一、数据质控和预处理在进行转录组学研究之前,需要对产生的原始数据进行质量控制和预处理。
这是保证后续分析结果准确性和可靠性的重要步骤。
数据质控包括检查测序数据的质量指标、去除低质量的序列、去除接头序列、去除未知碱基N和剪切读长等。
预处理的过程包括将清洗后的序列比对到参考基因组、利用软件进行转录本拼接、估计基因表达水平和归一化表达矩阵。
二、基因差异表达分析基因差异表达分析是转录组学研究的重要任务之一。
通过比较在两个或多个不同条件下的组织或细胞中的基因表达差异,可以确定哪些基因在特定条件下受到调控。
基因差异表达分析通常包括以下几个步骤:1. 基因定量:将各个样品中基因的表达量数量化。
这个过程中,需要将清洗后的碱基序列比对到一个已知的基因组或转录本组装。
基因表达量的定量可以用TPM(每百万个转录本)或FPKM(每百万个外显子组)进行度量。
2. 差异表达基因的标准化:标准化的目标是将不同样品的基因表达矩阵统一。
这个过程中可以考虑去除一些不需要的变量,例如测序深度、性别、批次效应等,以提高数据准确性。
3. 基因差异表达分析:通过比较在不同条件下的基因差异表达水平,确定在差异条件下基因表达的变化。
常见的方法包括T检验、方差分析、DEseq2、edgeR、limma等方法。
4. 实验验证:基因差异表达的结果需要进行实验验证,确保结果的准确性。
三、基因富集分析基因富集分析是对一组差异表达的基因进行进一步的功能注释和生物学意义解释的分析。
在转录组学研究中,基因富集分析可以通过GO富集分析、KEGG富集分析等方法进行。