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「GO富集分析」從原理到實踐 ~ 零基礎(chǔ)掌握

原本，我并無寫這一稿件的想法。主要原因有二：

從事四川樂山服務(wù)器托管，服務(wù)器租用，云主機，網(wǎng)站空間，域名注冊，CDN，網(wǎng)絡(luò)代維等服務(wù)。

如果要找合理解釋，那么針對第一點，就是每天仍然有大量新接觸生信數(shù)據(jù)分析的朋友；針對第二點，......在前兩天我推的文稿《零基礎(chǔ)快速完成基因功能注釋 / GO / KEGG / PFAM...》中，評論區(qū)答應(yīng)了下，閱讀過5000，那就寫一寫富集分析。于是，如果不寫，總是不對。如果要寫，只能現(xiàn)在寫。畢竟有些事情，現(xiàn)在不做，以后真的不會做。

對于這一塊，完全陌生的朋友，尤其是不少生物學(xué)背景朋友，有必要溫習(xí)一下數(shù)理統(tǒng)計基礎(chǔ)。這一稿件只做原理最簡單的但使用最廣泛其速度最快的Over-Represence Analysis模式的富集分析講演。其他模式，不涉及。

回到主題，先舉個經(jīng)典的抽球例子：

小紅小綠小藍三個人自稱有超能力，可以用手摸摸球就分辨出黑球白球，于是我們找來黑袋子，放100個球，其中20個白球80個黑球，讓三人分別無放回地抽取。

小紅隨機抽出來10個球，其中2個白球8個黑球，情況即，

抽球中白球比例與背景白球比例完全一致，說明小紅抽球結(jié)果隨機。

球放回去，小綠來抽球，抽出來的10個球，其中3個白球7個黑球，情況即，

這是經(jīng)典的抽球案例，抽取到的白球個數(shù)的概率分布為超幾何分布。基于此，我們可以簡單計算抽取到比小綠抽取到球個數(shù)（或更多即更極端）的概率如何，在 R語言中計算，即

而對于小藍的情況，那么概率如何？

在 TBtools 中也可以計算，只是寫法有點區(qū)別

可以看到，盡管這只是一次抽球，小綠抽球中白球比例（或更極端情況）出現(xiàn)的概率是31.88%+，還是挺高的，于是我們有較高的把握說，小綠嘛，只是走了狗屎運。相反，小藍抽球中白球比例或更極端情況出現(xiàn)的概率幾乎為 0 ，我們幾乎沒啥把握說，小藍走狗屎運....換句話說，我們有理由相信，或許小藍真有抽白球的超能力.....

說了這么多，那么跟基因集合富集分析有啥關(guān)系？....基因集合功能富集分析。那么我們就需要有一個基因集合（如差異表達基因集合或ChIP-seq的Peaks或GWAS定位的系列區(qū)間），還有一個功能標簽（如 生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān) ）。于是黑白球案例可以簡單調(diào)整一下。假定現(xiàn)在這個物種一共有100個基因，其中20個基因與生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)，80個沒有注釋到與生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)（換句話說，約等于無關(guān)），我們做了對植株做了處理，和CK分別測定轉(zhuǎn)錄表達譜，通過差異表達分析，鑒定到10個差異表達基因，其中2個與生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)，而另外8個則沒注釋到生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)，簡單畫一下，即

好，剩下的兩個就不替換了。整體上，ORA模式的富集分析，本身就是經(jīng)典的抽球案例，感興趣的自行替換就可以了。

基本原理，相信都搞清楚了。不過還是有兩三點需要注意：

具體如何做物種所有基因的背景注釋，請參考前述推文《零基礎(chǔ)快速完成基因功能注釋 / GO / KEGG / PFAM...》。

首先，打開 TBtools GO 富集分析界面

整體如上，一共三個文件：

具體示例如下

點擊 Start ，隨后等待即可。完成時會有彈窗提示。查看輸出文件

（寫到這里，突然覺得這些都沒啥意思，不知為何....就不詳細寫了，大伙自己看看列名，猜猜吧）

很多時候，我們會選擇，篩選第一列，只看 Biological Process。一般這些與我們的生物學(xué)認知會貼近一些。

基因集合功能富集分析，是一個常常被談起的話題，甚至近期都有不少新方法或算法被提出。感興趣的朋友可以去了解。這份教程，只與大伙說最簡單，但也是使用最為廣泛的一種富集分析模式。無論是不是 TBtools 用戶，理論上來說，都可以輕松理解并掌握，從原理到實踐。

寫到一半，其實我已經(jīng)不想寫了。原因非常簡單，這也是為什么在我之前，并沒有一個人寫出來 TBtools 類似的工具。不是寫不了，而是不想寫。有時候，隨著能力增長和知識積累，往往不再愿意做一些簡單的事情。或許這還涉及到年齡的增長，角色的轉(zhuǎn)變，責任的變化....云云。

小時候，我以為寫 TBtools 玩玩；

后來，我以為我會一直寫下去；

現(xiàn)在，，，，，，

【R語言】解決GO富集分析繪圖，標簽重疊問題

前面我給大家詳細介紹過

?GO簡介及GO富集結(jié)果解讀

?四種GO富集柱形圖、氣泡圖解讀

?GO富集分析四種風格展示結(jié)果—柱形圖，氣泡圖

?KEGG富集分析—柱形圖，氣泡圖，通路圖

? DAVID GO和KEGG富集分析及結(jié)果可視化

也用視頻給大家介紹過

? GO和KEGG富集分析視頻講解

最近有粉絲反映說，利用clusterProfiler這個包繪制GO富集分析氣泡圖和柱形圖的時候，發(fā)現(xiàn)GO條目的名字都重疊在一起了。

氣泡圖

柱形圖

這個圖別說美觀了，簡直不忍直視。經(jīng)過我的認真研究，發(fā)現(xiàn)跟R版本有關(guān)。前面我給大家展示的基本都是R 3.6.3做出來的圖。很多粉絲可能用的都是最新版本的R 4.1.2。

我們知道R的版本在不停的更新，相應(yīng)的R包也在不停的更新。我把繪制氣泡圖和柱形圖相關(guān)的函數(shù)拿出來認真的研究了一下，終于發(fā)現(xiàn)的癥結(jié)所在。

dotplot這個函數(shù)，多了個 label_format 參數(shù)

我們來看看這個參數(shù)究竟是干什么用的，看看參數(shù)說明

label_format :

a numeric value sets wrap length, alternatively a custom function to format axis labels. by default wraps names longer that 30 characters

原來這個參數(shù)默認值是30，當標簽的長度大于30個字符就會被折疊，用多行來展示。既然問題找到了，我們就來調(diào)節(jié)一下這個參數(shù)，把他設(shè)置成100，讓我們的標簽可以一行展示。

是不是還是原來的配方，還是熟悉的味道

同樣的柱形圖，我們也能讓他恢復(fù)原來的容貌。

關(guān)于如何使用R做GO和KEGG富集分析，可參考下文

GO和KEGG富集分析視頻講解

[R語言] GO富集分析可視化 GOplot::GOCircle

查看GOplot內(nèi)示例數(shù)據(jù)的格式，對自己的數(shù)據(jù)做處理

觀察結(jié)論：

觀察自己的兩個數(shù)據(jù)表：

table.legend 設(shè)置為T時會顯示表格

本圖中表格和圖例是出圖后剪切拼合而成，沒有用R中的拼圖包

R語言：clusterProfiler進行GO富集分析和Gene_ID轉(zhuǎn)換

ID轉(zhuǎn)換用到的是 bitr() 函數(shù)，bitr()的使用方法：

org.Hs.eg.db包含有多種gene_name的類型

keytypes() ：keytypes(x)，查看注釋包中可以使用的類型

columns() ：類似于keytypes()，針對org.Hs.eg.db兩個函數(shù)返回值一致

select() ：select(x, keys, columns, keytype, ...) eg.

函數(shù)enrichGO()進行GO富集分析，enrichGO()的使用方法：

舉例：

標題名稱：go富集分析r語言 go富集分析軟件
本文路徑：http://muchs.cn/article26/hjdjjg.html

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