WGCNA 简明指南|2. 模块与性状关联分析并识别重要基因

简介: WGCNA 简明指南|2. 模块与性状关联分析并识别重要基因

参考


本文主要参考官方指南Tutorials for WGCNA R package (ucla.edu),详细内容可参阅官方文档。


其它资料:


WGCNA - 文集 - 简书 (jianshu.com)


WGCNA分析,简单全面的最新教程 - 简书 (jianshu.com)


WGCNA:(加权共表达网络分析)_bioprogrammer-CSDN博客


WGCNA如何从module中挖掘关键基因_庐州月光的博客-CSDN博客


关联模块与临床特征

如果前面没保存再跑一遍WGCNA 简明指南|1. 基因共表达网络构建及模块识别以得到本次分析需要的数据。


量化module-trait(模块-特征)关系

在这个分析中,我们希望识别与临床特征显著相关的模块。由于我们已经有了每个模块的特征基因,我们简单地将特征基因与临床特征关联起来,并寻找最显著的关联。


Module eigengene


Module eigengene is defined as the first principal component of the expression matrix of the corresponding module.


# 导入之前的数据(也可以重新跑一遍上一期的内容)

lnames =load(file="FemaleLiver-02-networkConstruction-auto.RData");

lnames

# 明确基因和样本数

nGenes =ncol(datExpr);

nSamples =nrow(datExpr);

# 用颜色标签重新计算MEs

# 按照模块计算每个module的MEs(也就是该模块的第一主成分)

MEs0 = moduleEigengenes(datExpr, moduleColors)$eigengenes

# 对给定的(特征)向量重新排序,使相似的向量(通过相关性测量)彼此相邻。

MEs = orderMEs(MEs0)

# 计算基因模块MEs 与 临床特征的相关性以及p值

# use 给出在缺少值时计算协方差的方法

moduleTraitCor =cor(MEs, datTraits, use ="p");

moduleTraitPvalue = corPvalueStudent(moduleTraitCor, nSamples)


可视化


# 如需保存
# pdf("Module-trait associations.pdf",width = 8, height=10)
par(mar =c(6, 8.5, 3, 3));
# 通过热图显示相关性
labeledHeatmap(Matrix = moduleTraitCor,
               xLabels =names(datTraits),
               yLabels =names(MEs),
               ySymbols =names(MEs),
               colorLabels = FALSE,
               colors= greenWhiteRed(50),
               textMatrix = textMatrix,
               setStdMargins = FALSE,
               cex.text= 0.5,
               zlim =c(-1,1),
               main =paste("Module-traitrelationships"))
# dev.off()

image.png

图1:模块-特征关联。每一行对应一个模块特征基因,每一列对应一个性状。每个单元格包含相应的相关性和p值。根据颜色图例,该表通过相关性进行颜色编码

基因与性状和重要模块的关系:基因重要性和模块成员

Module Membership简称MM, 将该基因的表达量与module的第一主成分,即module eigengene进行相关性分析就可以得到MM值,所以MM值本质上是一个相关系数,如果基因和某个module的MM值为0,说明二者根本不相关,该基因不属于这个module; 如果MM的绝对值接近1,说明基因与该module相关性很高。


Gene Significance简称GS, 将该基因的表达量与对应的表型数值进行相关性分析,最终的相关系数的值就是GS, GS反映出基因表达量与表型数据的相关性。

# 以特征变量weight 为例
weight =as.data.frame(datTraits$weight_g);
names(weight) ="weight"
# 命名模块
modNames =substring(names(MEs), 3)
geneModuleMembership =as.data.frame(cor(datExpr, MEs, use ="p"));
MMPvalue =as.data.frame(corPvalueStudent(as.matrix(geneModuleMembership), nSamples));
names(geneModuleMembership) =paste("MM", modNames, sep="");
names(MMPvalue) =paste("p.MM", modNames, sep="");
geneTraitSignificance =as.data.frame(cor(datExpr, weight, use ="p"));
GSPvalue =as.data.frame(corPvalueStudent(as.matrix(geneTraitSignificance), nSamples));
names(geneTraitSignificance) =paste("GS.",names(weight), sep="");
names(GSPvalue) =paste("p.GS.",names(weight), sep="");


模块内分析:鉴定高GS和MM基因


在感兴趣的基因模块中,筛选出高GS和MM的基因。在图1中可以看到,与性状weight_g相关性最高的基因模块是MEbrown,因此选择MEbrown进行后续分析,绘制brown模块中GS和MM的散点图。

module ="brown"
column =match(module, modNames);
moduleGenes = moduleColors==module;
sizeGrWindow(7, 7);
par(mfrow =c(1,1));
verboseScatterplot(abs(geneModuleMembership[moduleGenes, column]),
                   abs(geneTraitSignificance[moduleGenes, 1]),
                   xlab =paste("ModuleMembershipin", module,"module"),
                   ylab ="Genesignificanceforbodyweight",
                   main =paste("Modulemembershipvs.genesignificance\n"),
                   cex.main = 1.2, cex.lab = 1.2, cex.axis= 1.2,col= module)


图2:棕色模块中weight与模块成员(MM)的基因显著性(GS)散点图。在这个模块中,GS和MM之间存在极显著的相关性

如图2所示,GS和MM是高度相关的,这说明与一个性状高度相关的基因往往也是与该性状相关的模块中最重要的(中心)元素。

image.png

网络分析结果汇总输出


我们已经找到了与我们的兴趣特征高度相关的模块,并通过MM确定了它们的核心参与者。现在,我们将这些统计信息与基因注释合并并导出。

names(datExpr)
# 返回brown模块中所有ID
names(datExpr)[moduleColors=="brown"]
# 导入注释文件
annot = read.csv(file = "GeneAnnotation.csv");
dim(annot)
names(annot)
probes = names(datExpr)
probes2annot = match(probes, annot$substanceBXH)
# 统计没有注释到的基因
sum(is.na(probes2annot))
# 创建数据集,包含探测ID ,
geneInfo0 = data.frame(substanceBXH = probes, 
                       geneSymbol = annot$gene_symbol[probes2annot], 
                       LocusLinkID = annot$LocusLinkID[probes2annot], 
                       moduleColor = moduleColors, 
                       geneTraitSignificance, GSPvalue)
# 通过显著性对模块进行排序
modOrder = order(-abs(cor(MEs, weight, use = "p")))
# 添加模块成员
for (mod in 1:ncol(geneModuleMembership))
{
  oldNames = names(geneInfo0)
  geneInfo0 = data.frame(geneInfo0, geneModuleMembership[, 
                                                         modOrder[mod]],
                         MMPvalue[, modOrder[mod]]);
  names(geneInfo0) = c(oldNames, paste("MM.", 
                                       modNames[modOrder[mod]], sep=""),
                       paste("p.MM.", modNames[modOrder[mod]], sep=""))
}
# 对基因进行排序
geneOrder = order(geneInfo0$moduleColor, abs(geneInfo0$GS.weight))
geneInfo = geneInfo0[geneOrder, ]
# 导出
write.csv(geneInfo, file = "geneInfo.csv")

模块基因富集分析


批量导出模块基因后,使用在线网站或者R包clusterProfiler进行富集分析。

# Get the corresponding Locuis Link IDs
allLLIDs = annot$LocusLinkID[probes2annot];
# 选择感兴趣的模块
intModules = c("brown", "red", "salmon")
for (module in intModules)
{
  # 模块探针
  modGenes = (moduleColors==module)
  # 得到 entrez ID 
  modLLIDs = allLLIDs[modGenes];
  # 导出
  fileName = paste("LocusLinkIDs-", module, ".txt", sep="");
  write.table(as.data.frame(modLLIDs), file = fileName,
              row.names = FALSE, col.names = FALSE)
}
相关文章
|
边缘计算 网络协议 网络架构
DoIP看这篇就够了,吐血整理
DoIP看这篇就够了,吐血整理
DoIP看这篇就够了,吐血整理
|
C++ Windows
【Debug】VS EXE运行“应用程序无法正常启动(0xc000007b)”
今天在VS2013发布应用程序后,本地电脑可以正常打开exe,但放到其他电脑无法正常启动,打印“应用无法正常启动(0xc000007b)。请单击“确定”关闭应用程序”。
2000 0
【Debug】VS EXE运行“应用程序无法正常启动(0xc000007b)”
|
存储 并行计算 安全
【Qt 线程】探索Qt线程编程的奥秘:多角度深入剖析(二)
【Qt 线程】探索Qt线程编程的奥秘:多角度深入剖析
1072 0
|
10月前
|
人工智能 JSON 自然语言处理
【2026最新最全】一篇文章带你学会Qoder编辑器
Qoder是一款面向程序员的AI编程助手,集智能补全、对话式编程、项目级理解、任务模式与规则驱动于一体,支持模型分级选择与CLI命令行操作,可自动生成文档、优化提示词,提升开发效率。
14744 10
【2026最新最全】一篇文章带你学会Qoder编辑器
|
12月前
|
敏捷开发 人工智能 测试技术
新业务来不及测?用Dify工作流,3天搭出完整回归测试体系,快速响应变化
在敏捷开发中,回归测试常成瓶颈。本文教你用Dify.AI可视化工作流,3天搭建智能回归测试体系,自动分析代码变更、生成测试用例,提升效率90%,让质量与速度兼得。
|
存储 编解码 Prometheus
大模型推理加速实战:vLLM 部署 Llama3 的量化与批处理优化指南
本文详解如何通过量化与批处理优化,在vLLM中高效部署Llama3大模型。涵盖内存管理、推理加速及混合策略,提升吞吐量并降低延迟,适用于大规模语言模型部署实践。
3008 10
|
数据可视化 数据处理
CUT&Tag 数据处理和分析教程(8)
CUT&Tag 数据处理和分析教程(8)
1556 12
|
测试技术
外包对职业发展是否有影响?
从事两年外包工作并不会影响未来的发展,关键在于是否在此期间提升了个人能力。许多外包人员由于缺乏系统的培训,能力停滞不前,只能从事低级的手工测试工作。在华为合作的外包人员中,部分人因公司未提供培养机会,导致技能难以提升。因此,在外包期间应主动学习,掌握自动化和编程技能,以提高竞争力。大部分企业并不在意求职者是否有外包经历,只要能力达标即可。建议不要在外包公司停留过久,及时跳槽寻找更好的发展机会,避免因长期外包而失去学习动力。
|
机器学习/深度学习 人工智能 算法
【语音识别算法】深度学习语音识别算法与传统语音识别算法的区别、对比及联系
深度学习语音识别算法与传统语音识别算法在理论基础、实现方式、性能表现等方面存在显著区别,同时也有一些联系。下面将从几个方面详细比较这两种方法,并给出应用实例和代码示例
1120 4
|
算法 调度 Python
我将根据系统工程在交通运输领域的应用,给出一个简单的Python代码示例,用于模拟交通信号灯的控制,并对其进行详解。
我将根据系统工程在交通运输领域的应用,给出一个简单的Python代码示例,用于模拟交通信号灯的控制,并对其进行详解。