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基迪奥首创KEGG富集网络图工具上线

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迅猛龙

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发表于 2020.11.12 09:33:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 基迪奥-Jt桃 于 2020.11.12 09:32 编辑

继10月21日基迪奥推出自主研发的富集分析结果图之富集圈图小工具后,我们强大的开发团队又双叒叕推出了首创的KEGG富集网络图工具。下面就给您详细的介绍一下首创的KEGG富集网络图的功能、图形展示、用法、图形解读、能说明的生物学问题等方面。

功能

kegg通路富集分析是组学分析最常用的方法。但是通常的kegg富集分析的结果展示都是单个Pathway的富集程度,没有提供通路之间的相互关系,导致信息的碎片化,我们无法从通路之间互作的角度对数据进行解析。

关于kegg数据库的解读,在我们之前的热门文章《如何看懂kegg通路图》里介绍过,以及在另外一篇文章《kegg通路背后的网络关系以及核心通路》一文中解析过原理,kegg通路之间也存在相互关系。文章中我们也提供了一张核心35通路的互作关系图(如下图1)。

有读者被这张图吸引,咨询如何绘制这样的图形。如果自己绘制这样的图形,涉及到利用爬虫从kegg数据库抓取通路互作信息,以及使用cytoscape绘图等操作,过程比较复杂,不适合非专业读者。因此,我们特地开发了“kegg富集网络图”工具,让零基础的用户也能绘制精美的kegg网络图

图1 核心35个通路关系的kegg网络图

“kegg富集网络图”工具除了展示用户输入的通路之间的相互关系外,还提供了通路拓展功能——额外展示与用户输入的通路存在直接相关的其他通路(但不在输入通路的列表中)。这个功能有利于用户了解自己所关注的通路在更大更多的通路网中处于什么样的位置,以及展示潜在存在间接相关的通路关系(图2)。

图2 (a)通过补充中间通路B展示A-Z两个通路之间的间接关系;(b)通过补充相邻通路,展示A通路在整个通路网中的位置

在基础版的“kegg富集网络图”工具中,只能展示通路之间的相互关系。在进阶版的“kegg富集高级网络图”工具中,还允许用户在输入通路的同时,也输入基因列表,从而在一张图形中同时展示“通路—通路“和”基因—通路”这样的连通关系(图 3)。

图3 kegg富集高级网络图工具允许在通路图中加入基因信息

工具介绍

①kegg富集网络图

工具链接:
https://www.omicshare.com/tools/home/report/kegg_network.html


应用范围:
适用于做完kegg富集分析后,利用网络图从全局了解各个通路之间的关系。

输入:
提前筛选自己关注的用于绘图的kegg通路ID号,按照图形工具说明整理输入表格文件。

示范案例:
使用《kegg通路背后的网络关系以及核心通路》一文中提到的核心35通路,并绘制文章中类似的图形(图1)。

操作步骤:
①首先整理好输入文件,点击提交任务即可;

②在动态结果展示窗口中查看初始结果(图2),并根据自己需求调整各项参数;

图2 初始状态的核心35个通路网络图

从初始网络图中可以看到,网络图太紧密,字体太小,连接线太黑,影响美观,节点大小可以调大一点等。

③在全局修改中,选择整体布局为“cose”,字体大小为15号,其他参数不变。结果如下图3所示。

图3 调整了布局后的网络图

节点修改中,调整透明度为0.5,单一大小为1.5。节点边框的粗细设置为1,边框颜色为“淡绿色”。连接线粗细调整为1,颜色为“浅灰色”。把紧密的节点通过拖拽可以使通路信息更清晰。最后的效果图如下图4所示。

图4 前35个核心通路的网络关系图

⑤将节点边框的颜色设置为“淡蓝色”,重新拖拽网络图布局,如下图5所示。

图5 不同样式的前35个核心通路的网络关系图

图形解读:
从调整后的网络图中,我们看到了35个通路分为两簇。其中一簇是以TCA循环、糖酵解(glycolysis)、次生代谢物合成等为中心的代谢相关途径。而另外一簇,则是信号传导相关途径。而两簇通路又可以通过PI3K-AKT信号传导、胰岛素(Insulin)信号传导通路与糖酵解途径之间的关系产生连接。

建议:输入通路个数为10-15个,太多影响布局,影响图形美观。

②KEGG富集高级网络图

工具链接:
https://www.omicshare.com/tools/ ... senior_network.html


应用范围:
适用于kegg富集分析后,用网络图来呈现各个通路之间的关系,并且还将通路与基因的关系呈现出来,使用户从全局了解通路与通路、通路与基因的关系。

输入:
提前筛选用于绘图的kegg通路ID号以及相关基因ID号,按照图形工具说明整理输入表格文件。

案例:
选用基迪奥客户文章:转录组研究白蚁的生殖可塑性(文章链接:《如何快速重现转录组文章中的经典图表》),文章分析了3个样本之间的基因表达趋势,发现profile 5的趋势是显著表达的,且表达趋势为“低-高-低”。

之后又分析了profile5的kegg富集通路,富集到31个相关通路,包括核糖体,蛋白质加工,氨基酸的生物合成,钙信号通路等。因此,这里的案例展示用kegg富集分析后的数据作为该工具的输入数据,展示各通路之间的连接信息,以及通路中潜在的关键基因的信息。

操作步骤:
①按照工具说明整理kegg富集分析结果、基因与通路的关系文件,点击提交任务即可;

②在动态结果展示窗口中查看初始结果(图6),并根据自己需求调整各项参数;

图6 初始状态的kegg富集高级网络图,包括通路和基因信息

从初始网络图中可以看到,网络图太紧密,字体太小,连接线太黑,节点颜色也需要调整,还有孤立的节点没有连接。

绘制基础网络图。在全局修改中调整字体大小;节点修改中单一颜色的基因节点设置为绿色,通路设置为渐变颜色,基因的节点大小设置为单一,并选择2,通路的节点大小设置为渐变;通路和基因的节点边框粗细都设置为1,颜色为浅灰色;连接线的修改中,实线颜色改为浅黑色;重新拖拽节点布局网络图。在目标点线修改中,将重要的通路和基因节点突显出来。结果如图7所示。

图7 调整后的目标通路网络图

图形解读及说明:

1)绿色八边形的节点表示基因,它的大小可以根据参数调整单一大小,没有渐变大小;颜色也可以调整单一颜色,没有渐变色;

2)其他不同颜色和大小的节点表示kegg pathway,节点大小表示kegg富集分析后富集到该通路的基因数量,节点的渐变颜色表示kegg富集分析的Pvalue;

3)实线表示通路与通路或通路与基因之间有连接关系;

4)图中孤立的节点表示该通路与图中其他通路没有直接相关。

补充连接通路网络图(体现间接关系)。在全局修改中勾选“补充连接通路”。其他设置与一般网络图相似。

图8 补充连接通路网络图(体现通路之间的间接关系)

图形解读及说明:

1)天蓝色圆形的节点表示基因,它的大小可以根据参数调整单一大小,没有渐变大小;颜色也可以调整单一颜色,没有渐变色;

2)其他不同颜色和大小的节点表示kegg pathway,节点大小表示kegg富集分析后富集到该通路的基因数量,节点的渐变颜色表示kegg富集分析的Pvalue,灰色节点表示从kegg连接数据库中补充的通路,它的作用是连接存在间接关系的通路(即两个通路之间隔着一个通路),使kegg显著富集的通路形成一个更完整的网络;

3)实线表示通路与通路或通路与基因之间有连接关系,虚线表示连接补充的通路与输入通路的连接线,形成一个关系网络。

补充相邻通路网络图。在全局修改中勾选“补充所有相邻通路”。其他设置与一般网络图相似。

图9 补充相邻通路网络图

图形解读及说明:

1)天蓝色八边形的节点表示基因,它的大小可以根据参数调整单一大小,没有渐变大小;颜色也可以调整单一颜色,没有渐变色。红色加粗边框的天蓝色八边形的节点表示该基因在本研究比较重要,用颜色突出显示。

2)其他不同颜色和大小的节点表示kegg pathway,节点大小表示kegg富集分析后富集到该通路的基因数量,节点的渐变颜色表示kegg富集分析的Pvalue,灰色节点表示从kegg连接数据库中补充的相邻通路,它可以使我们了解kegg显著富集的通路的相邻通路。

3)实线表示通路与通路或通路与基因之间有连接关系,虚线表示连接补充的通路与输入通路的连接线,形成一个关系网络。

根据您的经验或查阅文献发现,某通路或基因与本研究非常相关或很重要,可以通过属性将该节点或连接线重点突出。

总结

以上就是基迪奥新推出的总结富集网络图工具,希望大家喜欢。

另外Omicshare云平台现在已经推出了119个小工具,功能全面,可以帮您解决数据分析和绘图问题。当然如果您还想继续学习富集分析理论、多组学分析等相关的转录组课程,欢迎大家参加基迪奥的转录组培训班。该培训班有专业的理论课程、丰富的操作技能、完整的课程体系设置。

新一期的转录组培训班时间是2020年11月16日-11月20日,报名费1800元,2人或2人以上报名,可享受双十一特惠价格,1500元!

报名方式

方式1:
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客服:020-39341079或18054271626 邓小姐

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也欢迎大家进入基迪奥Omicshare转录组2群交流学习中遇到的问题:


参考文献:
Ye, C., Rasheed, H., Ran, Y. et al. Transcriptome changes reveal the genetic mechanisms of the reproductive plasticity of workers in lower termites. BMC Genomics 20, 702 (2019).

本文作者:基迪奥-Jusser           


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帝王蝶

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帝王蝶

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越来越高大上了
加油啊同志们
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中华鲟

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学习新工具
坚持就是胜利!
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这个工具好用
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帝王蝶

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用过多个平台,还是觉得这里的工具最方便
新的一天加油!
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帝王蝶

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发表于 2020.11.27 11:23:41 | 显示全部楼层
生成结果方面还是做得很好的,就是数据导入方面需要再人性化一下
新的一天加油!
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帝王蝶

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钵水母

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发表于 2020.11.30 10:47:44 | 显示全部楼层
太棒了 感谢分享 科研顺利
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帝王蝶

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希望自己可以做出漂亮的图
新的一天加油!
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中华鲟

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发表于 2020.12.3 10:03:53 | 显示全部楼层
这个跟metascape的分析差不多吧
坚持就是胜利!
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钵水母

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发表于 2020.12.4 09:34:39 | 显示全部楼层
2012csc 发表于 2020.12.3 10:03
这个跟metascape的分析差不多吧

不一样的,我们有KEGG通路关系对数据库的,您输入的通路都是从这个数据库查找对应关系的,然后才去画网络图的
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