如何使用基因富集分析在线工具Metascape

引言

基因富集分析（Gene Enrichment Analysis）是生物信息学中常用的一种方法，用于识别在特定基因集中显著富集的生物学功能、通路或疾病关联。Metascape 是一个功能强大的在线工具，能够帮助研究人员快速、高效地进行基因富集分析。本文将详细介绍如何使用 Metascape 进行基因富集分析，并解释其输出结果的含义。

1. Metascape 简介

Metascape 是一个集成了多种基因功能注释和富集分析工具的在线平台。它支持多种输入格式，能够对基因列表进行功能注释、通路分析、蛋白质相互作用网络分析等。Metascape 的优势在于其用户友好的界面、丰富的数据库资源以及高效的分析流程。

2. 准备工作

在使用 Metascape 之前，需要准备以下内容：

• 基因列表：需要分析的基因列表，通常以基因符号（Gene Symbol）或 Entrez ID 的形式提供。
• 物种信息：明确基因列表所属的物种，Metascape 支持多种常见模式生物，如人类、小鼠、大鼠等。
• 分析目的：明确分析的目的，例如寻找显著富集的通路、生物学过程或疾病关联。

3. 使用 Metascape 进行基因富集分析的步骤

3.1 访问 Metascape 网站

首先，打开浏览器，访问 Metascape 的官方网站：https://metascape.org/。

3.2 输入基因列表

在 Metascape 主页上，点击 “Start Analysis” 按钮，进入分析页面。在 “Input Gene List” 区域，粘贴或上传你的基因列表。基因列表可以是一列基因符号或 Entrez ID，每行一个基因。

3.3 选择物种

在 “Species” 下拉菜单中选择你的基因列表所属的物种。Metascape 支持多种常见模式生物，如人类（Homo sapiens）、小鼠（Mus musculus）等。

3.4 选择分析类型

Metascape 提供了多种分析类型，包括：

• Gene Ontology (GO) 分析：分析基因在生物学过程（Biological Process）、分子功能（Molecular Function）和细胞组分（Cellular Component）中的富集情况。
• KEGG Pathway 分析：分析基因在 KEGG 通路中的富集情况。
• Reactome Pathway 分析：分析基因在 Reactome 通路中的富集情况。
• Disease Ontology 分析：分析基因与疾病的关联。
• Protein-Protein Interaction (PPI) 网络分析：构建基因的蛋白质相互作用网络。

根据你的分析目的，选择相应的分析类型。

3.5 提交分析

确认输入信息无误后，点击 “Submit” 按钮提交分析。Metascape 会自动开始处理你的基因列表，并生成分析结果。

4. 分析结果解读

Metascape 的分析结果通常以表格和图形的形式呈现。以下是一些常见的结果类型及其解读方法：

4.1 富集分析结果表格

富集分析结果表格列出了显著富集的 GO 术语、通路或疾病关联。表格通常包含以下列：

• Term：富集的 GO 术语、通路或疾病名称。
• P-value：富集的显著性 p 值，通常使用 Benjamini-Hochberg 校正后的 p 值。
• LogP：-log10(p-value)，用于可视化富集的显著性。
• Genes：在富集术语中涉及的基因列表。

4.2 富集分析结果图形

Metascape 提供了多种图形化结果，帮助用户更直观地理解分析结果。常见的图形包括：

• 条形图（Bar Plot）：展示显著富集的 GO 术语或通路，按显著性排序。
• 气泡图（Bubble Plot）：展示富集术语的显著性（LogP）和基因数量（Count）。
• 网络图（Network Plot）：展示基因之间的相互作用网络，以及它们在富集术语中的分布。

4.3 蛋白质相互作用网络

如果选择了 PPI 网络分析，Metascape 会生成一个蛋白质相互作用网络图。图中节点代表基因，边代表蛋白质之间的相互作用。网络图可以帮助识别关键的枢纽基因（Hub Gene）和功能模块。

5. 结果导出与保存

Metascape 允许用户将分析结果导出为多种格式，包括 Excel 表格、PDF 报告和图像文件。用户可以根据需要选择导出格式，并保存结果以供后续分析或报告使用。

6. 注意事项

• 基因列表的质量：确保输入的基因列表准确无误，避免重复或错误的基因符号。
• 物种选择：正确选择基因列表所属的物种，否则可能导致错误的注释结果。
• 显著性阈值：根据研究需求调整显著性阈值（如 p-value 或 FDR），以确保结果的可靠性。

7. 总结

Metascape 是一个功能强大且易于使用的基因富集分析工具，能够帮助研究人员快速识别基因列表中的显著富集功能、通路或疾病关联。通过本文的介绍，相信读者已经掌握了如何使用 Metascape 进行基因富集分析的基本步骤和结果解读方法。希望 Metascape 能为你的研究提供有力的支持。

参考文献

• Zhou, Y., Zhou, B., Pache, L., Chang, M., Khodabakhshi, A. H., Tanaseichuk, O., … & Chanda, S. K. (2019). Metascape provides a biologist-oriented resource for the analysis of systems-level datasets. Nature communications, 10(1), 1-10.

通过以上步骤，你可以轻松使用 Metascape 进行基因富集分析，并获得有价值的生物学见解。希望这篇文章对你有所帮助！