蛋白组与转录组关联分析

蛋白组与转录组关联分析服务简介

应用场景：

       生物体的基因表达是通过基因的转录、翻译来实现功能性基因产物的合成，基因表达产物通常是蛋白质。转录本可以反映转录调控机理，转录调控涉及到广泛的生物学功能。蛋白质是生物体功能的执行者，对其表达水平的研究至关重要。关联转录组学和蛋白组学数据，可以系统、动态的描述遗传物质在生物体内的表达过程，对探索生命体生物学机制、疾病机理、医疗诊断、药物研发等提供有力帮助。关联分析的前提：1、要求提供的转录组样本名称与蛋白组样本名称保持一致，确保转录组与蛋白组数据来源于相同样本。2、转录组为有参分析，需提供参考基因组数据库网站链接。若为无参分析，蛋白组数据需要采用转录组数据翻译的蛋白序列作为数据库。

受比较组个数的影响，关联分析结果可分成两类：1）蛋白组与转录组表达差异分析：比较组个数在3个以内，关联分析则侧重于蛋白组与转录组表达差异分析，转录组需要提供比较组差异表达转录本文件夹（包含全部可定量数据），比较组的差异分析可以不要求蛋白组和转录组对应样本数量上完全一致；2）比较组数多于3个，且样本量多时，则采用定量数据整体分析，无特殊强调情况下则采用该模板，转录组需要提供FPKM或TPM定量文件，要求两个组学样本个数相同，若不同则只会针对存在的样本进行分析。

 

1) 蛋白组与转录组表达差异关联分析

分析方法：

       分别对蛋白组和转录组进行差异分析，筛选出显著差异表达的转录本和蛋白，分析显著差异表达的转录本与蛋白之间的交叠情况。根据基因在不同水平（转录水平、蛋白水平）差异表达情况进行分类，并对不同分类下的基因集进行 GO 和 KEGG 通路的富集与聚类分析。

图表展示：

注：转录本与其对应蛋白表达量散点图。

 

注：差异表达转录本与差异表达蛋白质数量分布柱形图。

       注：蛋白（A）和转录本（B）的差异分析火山图。横轴为实验组与对照组差异表达变化Ratio值经过log2转换后的值；纵轴为蛋白或转录本差异统计检验p value经过-log10转换后的值；其中红色点表示蛋白或转录本在实验组相对对照组显著差异上调，蓝色表示显著差异下调，灰色表示无显著差异。

注：差异表达蛋白与转录本比较分析Venn图。

       注：转录组与蛋白组不同调控关系下基因的KEGG通路富集分析气泡图。横轴表示log2转换的富集倍数，纵轴为KEGG通路描述。点的颜色表示富集显著性，点的大小表示KEGG通路分类中基因个数。

       注：基于不同调控关系下基因的KEGG通路富集的聚类热图。横向代表不同调控关系分类，纵向为显著富集的KEGG通路。不同调控关系下基因集与功能描述对应的色块表示富集程度强弱，红色代表富集程度强，蓝色代表富集程度弱。

 

2)蛋白组与转录组表达一致性关联分析

分析方法：

       通过皮尔森相关性分析和 PCA 分析，比较重复样本在转录水平和蛋白水平表达量的重复性，用散点图展示样本在转录水平和蛋白水平表达的相关性。通过每个基因转录水平和蛋白水平表达的皮尔森相关系数累积分布图来体现多个实验条件下处理的样本在蛋白组与转录组之间的定量相关性，基于基因的皮尔森相关系数数据，对基因做 KEGG通路GSEA 富集分析，揭示不同调节关系下蛋白或转录本潜在参与的通路过程。最后，为探究多个处理条件下基因在转录水平和蛋白水平之间的潜在关系，将蛋白与转录组的表达量通过层次聚类分成 6 大类，每种分类中蛋白与转录本在表达量上存在特定的关系，并对每类蛋白进行GO和KEGG富集分析。

图表展示：

注：两两样本间蛋白组定量皮尔森相关系数聚类热图（A）；两两样本间转录组定量皮尔森相关系数聚类热图（B）。

注：样本在蛋白组水平的定量PCA散点图（A）；样本在转录组水平的定量PCA散点图（B）。

       注：各样本中基因在转录水平和蛋白水平表达相关性分析散点图。图中展示了A、B、C、D四个样本中基因在转录水平和蛋白水平表达量的散点图。其中横轴为蛋白水平表达量，纵轴为转录水平表达量，R²表示样本中基因在转录水平和蛋白水平表达量的相关性程度。

       注：基因在转录水平与蛋白水平表达量的皮尔森相关系数分布图。横轴为皮尔森相关系数，纵轴为基因个数。图中可以看出基因在转录水平与蛋白水平的表达量整体上有较高的相关性（皮尔森系数平均值为0.354）。

       注：基于皮尔森相关系数的KEGG通路GSEA分析结果图。图中左侧条形颜色表示基因的皮尔森相关系数，右侧方块颜色表示KEGG通路GSEA分析的NES值。

       注：转录组与蛋白组表达量聚类热图。图中横向为蛋白组与转录组定量研究中的样本，纵向为基因。样本与基因对应的色块表示表达量，红色代表表达量高，蓝色代表表达量低。

       注：Cluster分类中基因的KEGG通路富集分析气泡图。横轴表示log2转换的富集倍数，纵轴为KEGG通路描述。点的颜色表示富集显著性，点的大小表示KEGG通路分类中基因个数。