R语言GEO数据挖掘:步骤三:进行基因差异分析

Python014

R语言GEO数据挖掘:步骤三:进行基因差异分析,第1张

用limma包,这里注意,limma包是对基因芯片表达矩阵的分析,不能对逆转录RNAseq表达矩阵进行分析(因为数据特征不同),RNAseq需要用另一种方法

解读此表

但是上面的用法做不到随心所欲的指定任意两组进行比较,所有还有下一种方法

处理好了分组信息,再自定义比较元素

自定义函数进行比较

热土和火山图都是傻瓜式的,只要的前面得出的deg数据(也就是基因差异表达数据)是正确的

今天就先来聊聊如何看差异表达基因数据,火山图,聚类图又怎么看。1差异基因筛选方法那差异基因是如何筛选出来的呢?差异基因的筛选方法有很多,包括倍数法、T检验、F检验及SAM等。

下面简单介绍一下GCBI上用的倍数法和SAM法。

倍数法适用于没有生物学重复的样本,其计算基因在两个条件下表达水平的比值,确定比值的阈值,将绝对值大于此阈值的基因判断为差异基因。

SAM算法适用于有生物学重复的样本,通过对分母增加一个常量 T 检验过程减小了假阳性发生的概率。文献中报道,相较于其他算法,SAM算法更为稳定,筛选出的结果也更为准确。2差异基因数据解读经过合适的差异基因方法筛选出的差异基因,结果一般分为两部分,数据+图形。

数据结果展示如下图所示(两分组)众多参数中,重点看三个。p-value或q-value没有做生物学重复请跳过这一步。

p-value或q-value是统计学检验变量,代表差异显著性,一般p-value或q-value小于0.05代表具有显著性差异,但可根据具体情况适当调整。

因为p-value或q-value衡量地是某个基因假阳性的概率,如果p-value或q-value越低,那么挑选该基因出现假阳性的概率就越低,可验证性就越高。

两者具体的计算方法具体如下:那p-value、q-value同时存在时看哪个呢?

SAM法只有q-value。当两者同时存在时,可根据具体情况具体分析。

差异筛选是一个典型的多重假设检验过程,对于多重假设检验,单次检验中差异显著基因的假阳性率(p-value较小)可能会较大,而q-value和FDR值较常见的BH校正方法得到的FDR值而言,改进了其对假阳性估计的保守性。

即q-value相比于p-value更加严格,当差异基因结果较少时,可以退而求其次看p-value。Fold ChangeFold Change表示实验组比上对照组的差异表达倍数,一般表达相差2倍以上是有意义的,放宽要求1.5倍或者1.2倍也可以接受。

看表达倍数的同时还需结合基因表达丰度,信号值太低的基因会在后续的验证实验中检测不到。3差异基因图表解读在差异结果的图形展示结果中,主要是火山图和聚类图。火山图火山图只针对两分组且有生物学重复的情况。

如何看火山图呢?火山图可反映总体基因的表达情况,横坐标代表log2(Fold Change),纵坐标表示-log10(P值),每个点代表一个基因,颜色用以区分基因是否差异表达,图中橙色的点代表差异表达基因,蓝色的点代表没有差异表达的基因。聚类图聚类图可以衡量样本或基因之间表达的相似性。

如上图所示的聚类图中,横坐标代表样本聚类,一列代表一个样本,聚类基于样本间基因表达的相似性,样本间基因表达越接近,靠的越近,以此类推。

纵坐标代表基因聚类,一行代表一个基因,聚类基于基因在样本中表达的相似性,基因在样本中表达越接近,靠的越近,以此类推。

色阶代表基因表达丰度,越红代表上调得越明显,越绿代表下调得越明显。

如何做聚类图请戳往期推送做个聚类图只需1分钟

差异基因有了,如何挑选潜在基因进行实验验证呢?

关键还在于感兴趣点在哪了。粗略的看,可以先看KEGG或者GO功能分类,看差异基因具体富集在哪些通路或功能。

比如关注的是细胞内酸合成关键酶,可以重点看酸合成和碳流相关通路。具体如何看KEGG或者GO功能分类,请听下回分解。

setwd("E:/GSE25066")#环境设置

library(limma)#加载差异分析包limma

#将分组文件加载到环境中,分组信息第一列为样本名,第二列为分组信息如“high”“low”

targets<-read.csv("group.csv")

#将表达矩阵加载到环境中,行为基因,列为样本,这里应该注意去除重复项。

eset<-read.csv("expreset-basal1.csv",row.names = "symbol")

targets$Target=gsub("_",".",targets$Target)##若数据中存在特殊符号,将"_"替换成“.”,也可以不替换

##该数据集中实际存在不符合R的命名原则,所以在没个分类前加一个“F”,具体自己定

targets$Target=c(paste0("F",c(targets$Target),collapse = NULL,sep=""))

colnames(targets)=c("FileName","Target")#更改列名,为了和limma包中的一致

lev<-unique(targets$Target)##使用unique()函数进行去重

f <- factor(targets$Target, levels=lev)

design <- model.matrix(~0+f)

colnames(design) <- lev

cont.wt <- makeContrasts("high-low",

                      +  levels=design)

fit <- lmFit(eset, design)#前面矩阵的row.name=“symbol”

fit2 <- contrasts.fit(fit, cont.wt)

fit2 <- eBayes(fit2)

tT=topTable(fit2, adjust="BH",sort.by="logFC",n=Inf)

tT = subset(tT, select=c("adj.P.Val","P.Value","logFC"))

colnames(tT)=c("FDR","P.Value","logFC")

write.csv(tT,"DEGbasal.csv")

#最后的tT就是得到的差异基因,其中包含基因,P.Value和logFC