【宏蛋白組】iMetaLab平臺分析腸道宏蛋白質組數(shù)據(jù)

一芥丧、iMetaLab簡介

宏蛋白組學是個非常小眾的領域博杖，即使從事的學者也并非專門做這個柠衅，大多是作為系統(tǒng)生物學的延伸研究。業(yè)界有幾個比較有影響力的研究團隊述么，一是比利時根特大學的Computational Omics and Systems Biology Group(COMPOMICS) 團隊蝌数，開發(fā)了有代表性的宏蛋白分析工具如Unipept、MetaProteomeAnalyzer (MPA)碉输，此外還有很多常規(guī)蛋白組的工具籽前，如SearchGUI、PeptideShaker敷钾、Thermo Raw File Parser 等枝哄，后面如果有機會再介紹。二是加拿大渥太華大學的Daniel Figeys團隊阻荒，專注于研究人類挠锥、小鼠腸道宏蛋白組，一開始提出了經(jīng)典的迭代搜庫三步法（MetaPro-IQ）侨赡，后面陸續(xù)也實現(xiàn)了一些工具蓖租，開發(fā)了從MetaPro-IQ，到MetaLab羊壹，最后到iMetaLab平臺的技術路線蓖宦。
Daniel Figeys介紹：https://med.uottawa.ca/bmi/people/figeys-daniel

iMetaLab有云服務器版本和桌面版本，用來分析宏蛋白數(shù)據(jù)油猫，下游可視化繪圖等分析提供了Shiny Apps稠茂，并且也有相應的Demo報告和Wiki。內(nèi)容主要包括了：肽段和蛋白的鑒定及定量情妖，物種和功能分析睬关，數(shù)據(jù)分析及其可視化。

關于收費毡证，對于學術研究是免費的电爹，商業(yè)用途則需要獲得許可。

二料睛、內(nèi)置工具與模塊

1. Data Processing module

ProteoWizard/msconvert
Xtandem
MaxQuant
Spectra clustering
Msfragger
FlashLFQ
Unipept

2. Functional Analysis

KEGG
eggNOG database
NCBI nr database

3. R Developing environment

Rstudio
Rstudio server
ShinyR
Shiydashboard

4. R based data analysis packages

ggplot2, ggpairs
Htmlwidgets, visNetwork, d3heatmap
Eulerr, colourpicker, DT,shinysky, GGally, ggcorrplot, reshape2, ggfortify, mixOmics

5. Web development libraries and frameworks

React.js
D3.js

從內(nèi)置工具和模塊可以看出丐箩，這個平臺主要處理的是DDA數(shù)據(jù)摇邦，最后得到的蛋白鑒定和定量結果就是MaxQuant產(chǎn)出格式的。

三雏蛮、報告內(nèi)容

iMetaLab分析完成后生成網(wǎng)頁報告https://shiny.imetalab.ca/metalab_report/涎嚼。
對于報告結果阱州，主要有以下五方面內(nèi)容：

ID Summary：譜圖肽段ID統(tǒng)計
Peptides Summary：肽段鑒定結果分析
ProteinGroups Summary：蛋白鑒定結果分析
Taxon Summary：物種注釋結果分析
Function Summary：功能注釋結果分析
此外挑秉，還有一個MetaMep for Taxon Vis模塊，主要是利用MetaMap軟件對物種分析結果進行可視化展示和可交互式操作苔货。

1. 譜圖肽段ID統(tǒng)計

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分析點包括了報告介紹犀概，項目信息，譜圖解析率夜惭，肽段鑒定數(shù)姻灶，匯總統(tǒng)計表。

MSMS ID Rate
這是數(shù)據(jù)質控的一個指標诈茧，可以判斷 MS run的質量产喉，即在1%FDR條件下譜圖鑒定為肽段，QE系列儀器一般能達到50%敢会≡颍可以判斷組內(nèi)重復性，以及儀器是否需要清洗鸥昏，數(shù)據(jù)是否可利用等塞俱。
展示方式：分組散點圖，密度圖吏垮，箱形圖障涯。
Peptide Sequence
同樣也是統(tǒng)計各樣本的肽段鑒定數(shù)目分布。
可視化：分組散點圖膳汪，密度圖唯蝶，箱形圖。

2. 肽段鑒定結果分析

image.png

上圖紅框內(nèi)的分析遗嗽，包括對肽段鑒定各方面的統(tǒng)計繪圖粘我，多變量統(tǒng)計和方差檢驗，到得到整潔的肽段數(shù)據(jù)媳谁。
肽段結果分析及其可視化：價態(tài)分布涂滴，長度分布，得分分布晴音，肽段強度分布（離散和累積）柔纵，各樣本肽段強度箱形圖，全部樣本肽段的聚類熱圖锤躁，肽段層次PCA（2D/3D）搁料，各組間方差分析。
最后得到的過濾后的肽段表格（MaxQuant結果）是去除了來自反庫和污染庫的肽段，他們用的強度值是LFQ和自帶的Intensity郭计，整潔肽段表可用于后續(xù)分析霸琴，也可用作者的shiny.imetalab.ca。