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
|
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。
2965 10
|
存储 前端开发
【大前端】用html和css写一个QQ邮箱登录页面
【大前端】用html和css写一个QQ邮箱登录页面
1529 0
【大前端】用html和css写一个QQ邮箱登录页面
|
机器学习/深度学习 人工智能 监控
足球预测:进球率预测法的接力人——AI预测
足球预测已有近200年历史,但依赖“自媒体人”推送的方式存在诸多问题。本文介绍了一种基于1990年大卫·杰克逊和K.R.莫舍斯基研究的进球率预测法,通过比较球队平均进球率来预测比赛结果。结合AI技术,该方法可批量处理数据并优化预测模型,提高预测准确性。文中还展示了AI预测的实际应用案例及代码实现,并强调了AI在赛事监控中的重要性。尽管AI预测效果显著,但仍需理性对待。
2702 1
|
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
1106 4
|
监控 Java API
4.服务网关之Spring Cloud Gateway
4.服务网关之Spring Cloud Gateway
1548 0
|
数据可视化
R实战 | OPLS-DA(正交偏最小二乘判别分析)筛选差异变量(VIP)及其可视化
R实战 | OPLS-DA(正交偏最小二乘判别分析)筛选差异变量(VIP)及其可视化
5266 0
R实战 | OPLS-DA(正交偏最小二乘判别分析)筛选差异变量(VIP)及其可视化
|
数据可视化 数据挖掘 数据处理
跟着Nature Genetics学数据分析:使用GEC软件计算有效位点数从而确定GWAS的阈值
跟着Nature Genetics学数据分析:使用GEC软件计算有效位点数从而确定GWAS的阈值
|
弹性计算 大数据 测试技术
2024阿里云服务器收费标准价格1年、2年、3年、4年、5年优惠
2024阿里云服务器收费标准价格1年、2年、3年、4年、5年优惠,云服务器ECS经济型e实例2核2G、3M固定带宽99元一年、ECS u1实例2核4G、5M固定带宽、80G ESSD Entry盘优惠价格199元一年,轻量应用服务器2核2G3M带宽轻量服务器一年61元、2核4G4M带宽轻量服务器一年165元12个月、2核4G服务器30元3个月
|
数据可视化 数据挖掘 C++
RNAseq|WGCNA-组学数据黏合剂,代码实战-一(尽)文(力)解决文献中常见的可视化图
RNAseq|WGCNA-组学数据黏合剂,代码实战-一(尽)文(力)解决文献中常见的可视化图
1468 0
|
数据挖掘
ggplot2| 绘制KEGG气泡图
ggplot2| 绘制KEGG气泡图
1402 0