GO富集介紹
每個(gè)基因都會(huì)對(duì)應(yīng)有一個(gè)或多個(gè)GO term（也就是GO功能）系吩。
富集涉及到兩個(gè)概念：前景基因和背景基因。前景基因就是你關(guān)注的要重點(diǎn)研究的基因集绪杏，背景基因就是所有的基因集嵌莉。比如做兩個(gè)樣本對(duì)照組和處理組的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，前景基因就是對(duì)照組vs處理組的差異基因已烤，背景基因就是這兩組樣本的所有表達(dá)基因鸠窗。再比如妓羊，我想知道與整個(gè)廣東省相比，深圳市的大學(xué)生是不是顯著更多（“大學(xué)生”就相當(dāng)于深圳市民的其中一個(gè)GO term）稍计。那么前景就是深圳市的人口躁绸，背景就是廣東省的人口，每個(gè)個(gè)體都會(huì)有一個(gè)標(biāo)簽（如大學(xué)生、中學(xué)生净刮、小學(xué)生等）剥哑。
具體介紹：
Gene Ontology分為分子功能，生物過程和細(xì)胞組成三個(gè)部分淹父。蛋白質(zhì)或者基因可以通過ID對(duì)應(yīng)或者序列注釋的方法找到與之對(duì)應(yīng)的GO號(hào)株婴，而GO號(hào)可對(duì)應(yīng)到Term，即功能類別或者細(xì)胞定位暑认。這也是GO富集的一個(gè)基礎(chǔ)困介。
概念明晰：
功能富集需要有一個(gè)參考數(shù)據(jù)集，通過該項(xiàng)分析可以找出在統(tǒng)計(jì)上顯著富集的GO Term蘸际。該功能或者定位有可能與研究的目的有關(guān)座哩。
GO功能分類是在某一功能層次上統(tǒng)計(jì)蛋白或者基因的數(shù)目或組成，往往是在GO的第二層次粮彤。此外也有研究者挑選一些Term根穷，而后統(tǒng)計(jì)直接對(duì)應(yīng)到該Term的基因或蛋白數(shù)。結(jié)果一般以柱狀圖或者餅圖表
為什么做基因富集分析导坟？
我們?cè)诘玫较嚓P(guān)基因的表達(dá)后屿良，做基因差異分析得到了好多差異基因（p值小的，也就是差異很顯著的基因）惫周，做后續(xù)研究時(shí)不可能將所有差異基因都拿來做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證或者拿出來說明問題管引，這時(shí)候就需要挑選了，那怎么挑選呢闯两？或者說拿什么標(biāo)準(zhǔn)來衡量我挑選的基因是否可信褥伴，有一個(gè)統(tǒng)一的挑選標(biāo)準(zhǔn)嗎？
這就是富集分析需要做的漾狼，能夠給出的結(jié)果重慢。
富集分析一般包括以下步驟：
1.GO分析
根據(jù)挑選出的差異基因，計(jì)算這些差異基因同GO 分類中某（幾）個(gè)特定的分支的超幾何分布關(guān)系逊躁，GO 分析會(huì)對(duì)每個(gè)有差異基因存在的GO 返回一個(gè)p-value似踱，小的p 值表示差異基因在該GO 中出現(xiàn)了富集。
GO 分析對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有提示的作用稽煤，通過差異基因的GO 分析核芽，可以找到富集差異基因的GO分類條目，尋找不同樣品的差異基因可能和哪些基因功能的改變有關(guān)酵熙。
2.Pathway分析
根據(jù)挑選出的差異基因轧简，計(jì)算這些差異基因同Pathway 的超幾何分布關(guān)系，Pathway 分析會(huì)對(duì)每個(gè)有差異基因存在的pathway 返回一個(gè)p-value匾二，小的p 值表示差異基因在該pathway 中出現(xiàn)了富集哮独。
pathway 分析對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有提示的作用拳芙，通過差異基因的Pathway 分析，可以找到富集差異基因的Pathway 條目皮璧，尋找不同樣品的差異基因可能和哪些細(xì)胞通路的改變有關(guān)舟扎。與GO 分析不同，pathway 分析的結(jié)果更顯得間接悴务，這是因?yàn)槎孟蓿琾athway 是蛋白質(zhì)之間的相互作用，pathway 的變化可以由參與這條pathway 途徑的蛋白的表達(dá)量或者蛋白的活性改變而引起讯檐。而通過芯片結(jié)果得到的是編碼這些蛋白質(zhì)的mRNA 表達(dá)量的變化邦泄。從mRNA 到蛋白表達(dá)還要經(jīng)過microRNA 調(diào)控，翻譯調(diào)控裂垦，翻譯后修飾（如糖基化顺囊，磷酸化），蛋白運(yùn)輸?shù)纫幌盗械恼{(diào)控過程蕉拢，mRNA 表達(dá)量和蛋白表達(dá)量之間往往不具有線性關(guān)系特碳，因此mRNA 的改變不一定意味著蛋白表達(dá)量的改變。
同時(shí)也應(yīng)注意到晕换，在某些pathway 中午乓，如EGF/EGFR 通路，細(xì)胞可以在維持蛋白量不變的情況下闸准，通過蛋白磷酸化程度的改變（調(diào)節(jié)蛋白的活性）來調(diào)節(jié)這條通路益愈。所以芯片數(shù)據(jù)pathway 分析的結(jié)果需要有后期蛋白質(zhì)功能實(shí)驗(yàn)的支持，如Western blot/ELISA夷家，IHC（免疫組化）蒸其，over expression（過表達(dá)），RNAi（RNA 干擾）库快，knockout（基因敲除）摸袁，trans gene（轉(zhuǎn)基因）等。
3.基因網(wǎng)絡(luò)分析
目的：根據(jù)文獻(xiàn)义屏，數(shù)據(jù)庫和已知的pathway 尋找基因編碼的蛋白之間的相互關(guān)系(不超過1000 個(gè)基因)靠汁。
GO數(shù)據(jù)的分析
GO官網(wǎng)的Term enrichment services提供豐富的GO terms分析，可以幫助研究者找到所提交的基因集中是否具有共同的GO術(shù)語或者有共同的上級(jí)GO術(shù)語（某些基因都在某個(gè)GO術(shù)語子集里）闽铐，以幫助發(fā)現(xiàn)哪些輸入基因可能具有某些共同特點(diǎn)（比如說都在某個(gè)催化反應(yīng)中起作用蝶怔，都是某類細(xì)胞器的組成成分，都在某個(gè)通路里執(zhí)行功能等）兄墅。
當(dāng)然踢星，也許我們發(fā)現(xiàn)了（獲得了）一些基因，想知道他在某一個(gè)物種里在哪些部分發(fā)揮功能察迟，他在GO術(shù)語庫中歸屬于哪一個(gè)目錄層次斩狱，這時(shí)GO富集就起作用了。
到哪里找呢扎瓶？
打開GO的官網(wǎng)tools菜單欄里邊選擇對(duì)應(yīng)的工具即可所踊，如下圖所示：
實(shí)例展示
以下為實(shí)例展示GO數(shù)據(jù)庫自帶富集功能，以具體感覺富集的含義：
下面以一份蛋白質(zhì)ID集為例概荷，命名為protein.txt秕岛，格式為每行一個(gè)蛋白質(zhì)ID，
分別使用GO官網(wǎng)提供的兩個(gè)在線分析工具（下圖藍(lán)線）展示
展示一：GO slimmer
設(shè)置如下：
上述設(shè)置你要研究的目標(biāo)基因或基因產(chǎn)物集（protein.txt）误证，基因ID的格式為UniProtKB,要研究的GO參考集（背景集）是宏基因GO條目继薛，提交，等待結(jié)果愈捅。
結(jié)果展示：
生物過程遏考、細(xì)胞組分或者分子功能三大類里的GO術(shù)語選一個(gè)，
選擇后具體信息如下：
術(shù)語信息：
本術(shù)語相關(guān)的術(shù)語：
可以用不同形式展示蓝谨，選擇圖表展示（graph view）如下：
在QuickGO里邊查看：
子術(shù)語（Child Terms）灌具，注釋等條目也都會(huì)一一列出來，更多信息各位可以自己去試試譬巫，在此以祖先圖表（Ancestor Chart）為例展示：
可以看到祖先圖表（Ancestor Chart）一欄咖楣，點(diǎn)選表格選項(xiàng)（chart options）可以看到更詳細(xì)的圖標(biāo)內(nèi)容，如下：
局部放大如下：
可以看到各個(gè)GO term子集的GO ID以及GO功能芦昔，連線的不同顏色代表不同的隸屬關(guān)系诱贿，方框中的顏色條也代表不同物種等屬性，這個(gè)具體的說明圖例已經(jīng)給出來了咕缎，如下：
展示二：Enrichment analysis
提交珠十，結(jié)果如下：
點(diǎn)選圖標(biāo)，可以以圖表格式查看凭豪，比如選擇通路（pathway）
可以看到protein.txt里的蛋白質(zhì)在這么多通路中起作用宵睦，最顯著的是黃顏色這個(gè)蛋白質(zhì)，可以說顯著表達(dá)了墅诡。
其他的選項(xiàng)比如功能分類：
Protein.txt里的蛋白主要還是起結(jié)合蛋白作用（對(duì)應(yīng)歸類到binding這一GO術(shù)語中）的壳嚎。GO數(shù)據(jù)庫提供了其他幾項(xiàng)選項(xiàng)，想要詳細(xì)了解的可以自己試一下末早。
總結(jié)
Gene Ontology（GO）包含了基因參與的生物過程烟馅，所處的細(xì)胞位置，發(fā)揮的分子功能三方面功能信息然磷，并將概念粗細(xì)不同的功能概念組織成DAG（有向無環(huán)圖）的結(jié)構(gòu)郑趁。GO常用于提供基因功能分類標(biāo)簽和基因功能研究的背景知識(shí)。利用GO的知識(shí)體系和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)姿搜，旨在發(fā)掘與基因差異表達(dá)現(xiàn)象關(guān)聯(lián)的單個(gè)特征基因功能類或多個(gè)特征功能類的組合寡润。
GO富集可以提供基因差異篩選的候選集捆憎，也可以幫助了解前景基因集在功能上的富集，得出基因潛在的可能功能梭纹《愣瑁可以幫助研究者找到所提交的基因集中是否具有共同的GO術(shù)語或者有共同的上級(jí)GO術(shù)語（某些基因都在某個(gè)GO術(shù)語子集里），以幫助發(fā)現(xiàn)哪些輸入基因可能具有某些共同特點(diǎn)（比如說都在某個(gè)催化反應(yīng)中起作用变抽，都是某類細(xì)胞器的組成成分础拨，都在某個(gè)通路里執(zhí)行功能等）。
原文：GO富集分析
