表達(dá)譜分析中，經(jīng)常會使用到相關(guān)性分析谷婆，探索一組基因間的共表達(dá)特征慨蛙。例如辽聊，這些基因間的表達(dá)是否存在較強(qiáng)的協(xié)同性，一個基因表達(dá)值的改變是否與另一個基因表達(dá)值改變顯著相關(guān)期贫，它們之間是共激活還是抑制關(guān)系等跟匆。
對于相關(guān)性分析結(jié)果的可視化，通常有多種方法通砍，例如相關(guān)性散點圖玛臂、弦圖、共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)圖封孙。本篇教程則主要帶大家了解如何基于基因表達(dá)值的相關(guān)性迹冤，繪制弦圖。
如下弦圖來自文獻(xiàn)“CUL4B promotes prostate cancer progression by forming positive feedback loop with SOX4”虎忌，共涉及了7個基因泡徙。圖中的連線就代表了基因間表達(dá)值的相關(guān)性信息，紅色代表正相關(guān)膜蠢，綠色代表負(fù)相關(guān)堪藐，顏色越深或連線越粗代表相關(guān)強(qiáng)度越高。從圖中可以看出挑围，這幾個基因間以較強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系占主導(dǎo)礁竞，暗示它們之間的共激活關(guān)系，或者在相似的生物學(xué)過程中發(fā)揮作用杉辙。
接下來，就模仿該文獻(xiàn)的樣式蜘矢，繪制基因表達(dá)相關(guān)性弦圖狂男。
作圖原始數(shù)據(jù)、R代碼等硼端，可點擊這里獲取并淋。
計算基因表達(dá)值的相關(guān)性
為了繪制弦圖，首先需要計算基因表達(dá)值的相關(guān)性珍昨。
來看提供的示例數(shù)據(jù)“gene_FPKM.txt”县耽，記錄了6個基因在30個樣本中的表達(dá)值（FPKM值）信息。將該基因表達(dá)值矩陣讀入到R中镣典，計算基因表達(dá)值的Pearson相關(guān)性兔毙。
#讀取基因表達(dá)值數(shù)據(jù)
gene <- read.delim('gene_FPKM.txt', row.names = 1, sep = '\t')
gene <- t(gene) #轉(zhuǎn)置數(shù)據(jù)，使行為樣本兄春，列為基因
#表達(dá)值進(jìn)行l(wèi)og(1+)轉(zhuǎn)化澎剥，使數(shù)據(jù)更服從正態(tài)分布，減少離散度極大值影響
gene <- log(gene+1)
#基因表達(dá)值的相關(guān)性分析赶舆，以Pearson相關(guān)系數(shù)為例
gene_cor <- cor(gene, method = 'pearson')
#去除基因的自相關(guān)哑姚，也就是對角線的值
diag(gene_cor) <- 0
gene_cor #最終的基因間表達(dá)值Pearson相關(guān)性矩陣
初步計算了6個基因間表達(dá)值的Pearson相關(guān)系數(shù)祭饭，正值代表正相關(guān)，負(fù)值代表負(fù)相關(guān)叙量，絕對值越大代表相關(guān)強(qiáng)度越高倡蝙。
繪制相關(guān)性弦圖
再對上述得到的相關(guān)性矩陣做個轉(zhuǎn)換，得到一種兩兩對應(yīng)的結(jié)構(gòu)绞佩，如下示例寺鸥。
#將獲得的相關(guān)性矩陣轉(zhuǎn)換為兩兩對應(yīng)的數(shù)據(jù)框結(jié)構(gòu)
gene_cor <- reshape2::melt(gene_cor)
gene_cor <- subset(gene_cor, value != 0) #去除0值的相關(guān)性
head(gene_cor) #前兩列是兩個基因名稱，第三列為兩個基因的相關(guān)性
最后品山，可通過circlize包中的方法繪制弦圖胆建，circlize包是R語言中繪制弦圖的一款非常優(yōu)秀的R包。
#繪制弦圖
library(circlize)
chordDiagram(gene_cor,
annotationTrack = c('grid', 'name', 'axis'), #繪制外周圓弧區(qū)肘交，顯示名稱和刻度軸
grid.col = c(GABRD = 'green3', PLVAP = 'red', CDKN3 = 'orange', CDC25C = 'purple', UBE2T = 'skyblue', SKA1 = 'blue'), #定義基因顏色
col = colorRamp2(c(-1, 0, 1), c('green', 'white', 'red'), transparency = 0.5), #根據(jù)相關(guān)性大小展示連線的顏色范圍
annotationTrackHeight = c(0.05, 0.05), #名稱離圓弧的距離笆载，以及圓弧的寬度
)
這樣弦圖就得到了，連線表示了6個基因間表達(dá)值的Pearson相關(guān)性信息酸些，紅色代表正相關(guān)宰译，綠色代表負(fù)相關(guān)，顏色越深或連線越粗代表相關(guān)強(qiáng)度越高魄懂。
