基因?qū)用娴墓δ軡撃苡袥]有真的實(shí)現(xiàn)表達(dá)，表達(dá)量是高是低？下游合成的蛋白質(zhì)行使了什么樣得功能，代謝產(chǎn)物通過體循環(huán)到達(dá)靶器官，又是如何影響靶器官的工作運(yùn)行的？

一個完整的生物學(xué)故事，中心法則貫穿始終：

而要圍繞中心法則講好一個生物學(xué)故事，則離不開多組學(xué)聯(lián)合！那么，有哪些好看又實(shí)用的多組學(xué)聯(lián)合分析內(nèi)容呢？用這些分析，都寫就了什么樣的精彩故事？

今天，就給大家介紹幾款個性又大方，實(shí)用又美觀的多組學(xué)聯(lián)合分析項(xiàng)目：

?相關(guān)性Heatmap圖

如果有什么分析既好看又能體現(xiàn)趨勢性變化，還能整合多方關(guān)系的，那一定是相關(guān)性heatmap圖——微生態(tài)研究中的代謝物與微生物種類分布，或者轉(zhuǎn)錄組研究中基因表達(dá)與代謝產(chǎn)物的相關(guān)性，又或者表型參數(shù)與對應(yīng)測序數(shù)據(jù)的聯(lián)系——統(tǒng)統(tǒng)可以見到相關(guān)性Heatmap的應(yīng)用。

諸如下圖，研究人員就極好的將微生物群落構(gòu)成與代謝物分布進(jìn)行了關(guān)聯(lián)，將IBD患者的微生態(tài)構(gòu)成與檢測到的代謝物共變特征用Heatmap圖展現(xiàn)出來——橫縱坐標(biāo)清晰簡明，顏色變化一目了然，展現(xiàn)出變量的相關(guān)性緊密程度，加上heatmap本身可體現(xiàn)聚類的特征，更能清晰體現(xiàn)樣本或樣本組間的相似或差異性特點(diǎn)。真的是多組學(xué)關(guān)聯(lián)非常實(shí)在好用的小工具呢！

Cytoscape網(wǎng)絡(luò)分析

炫酷的分析做圖，莫過于cytoscape，利用不同顏色的節(jié)點(diǎn)代表調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵元素，諸如分析的關(guān)鍵物種及代謝物，轉(zhuǎn)錄因子等信息，結(jié)點(diǎn)連線體現(xiàn)兩者間的顯著相關(guān)關(guān)系，連線的不同顏色體現(xiàn)正負(fù)相關(guān)性等。乍一看，像綻放夜空的璀璨煙花——Cytoscape網(wǎng)絡(luò)分析一經(jīng)面世，就成為高級生信分析作圖的典型代表。基于節(jié)點(diǎn)間相互作用關(guān)系這一核心，Cytoscape分析的應(yīng)用適用范圍可以非常寬泛：從微生態(tài)研究中微生物之間的互作（下圖1），到基因表達(dá)研究中分析基因調(diào)控關(guān)系，再到多組學(xué)整合中將不同的數(shù)據(jù)相關(guān)性進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化展現(xiàn)（下圖2）——cytoscape網(wǎng)絡(luò)分析在快速梳理復(fù)雜數(shù)據(jù)關(guān)系時均有出眾表現(xiàn)。

圖例說明：Cytoscape分析作圖靈活，可展現(xiàn)多層次信息：一般用不同的節(jié)點(diǎn)代表調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵元素，節(jié)點(diǎn)顏色進(jìn)行分群，同時可利用加點(diǎn)大小展現(xiàn)豐度等信息，用不同顏色連線提示不同的相關(guān)性關(guān)系，亦可用連線長短表示關(guān)系親疏性等。

?WGCNA物種模塊與代謝物相關(guān)性分析

做過轉(zhuǎn)錄組研究的老師們對WGCNA分析應(yīng)該不陌生，在轉(zhuǎn)錄組研究中，基于基因的表達(dá)水平，可利用WGCNA分析構(gòu)建基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)，是轉(zhuǎn)錄組研究中篩選和確定新基因功能的好工具。在微生態(tài)研究中，WGCNA一樣大放光彩——利用樣本微生物OTU豐度數(shù)據(jù)構(gòu)建微生物的OTU共變化網(wǎng)絡(luò)，獲得理論上具有類似功能的物種OTU模塊，再進(jìn)一步與關(guān)鍵的差異代謝物進(jìn)行相關(guān)性分析，可以直觀展現(xiàn)組間差異代謝物與物種之間的相關(guān)性，這樣分析獲得的熱圖，信息量大的不一般呢?。ㄈ缦聢D）

距離依賴相似性

距離依賴的群落相似性是微生物生態(tài)學(xué)中重要的群落塑造模式，其主要表現(xiàn)為微生物群落組成結(jié)構(gòu)的相似性隨著研究樣本間地理距離的增加或樣本間環(huán)境異質(zhì)性的增加而降低的過程。參考類似的方法，同樣可以使用距離依賴相似性評估研究樣本微生物群落組成結(jié)構(gòu)與代謝物組成結(jié)構(gòu)之間是否存在協(xié)同變化關(guān)系。

泰森多邊形

如果說有什么分析能夠?qū)⒍鄬哟蔚慕M學(xué)研究結(jié)果嵌套在一起——那一定少不了泰森多邊形——這個外形方正的分析做圖，可以利用對空間平面的剖分，對多種組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分層結(jié)構(gòu)化的展現(xiàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一張作圖將多種組學(xué)的相關(guān)元素一次性組合，有效地將包含數(shù)千個層次結(jié)構(gòu)的元素進(jìn)行可視化。例如下面的研究中，就利用泰森多邊形分層次展現(xiàn)了代謝過程（A圖），代謝過程中參與合成的蛋白質(zhì)（B圖），以及與之相關(guān)的微生物種類構(gòu)成(D圖)的情況。

其? 他

多組學(xué)分析的內(nèi)容千變?nèi)f化，很多常見的分析圖譜改換分析思路一樣也能為多組學(xué)研究提供優(yōu)質(zhì)的可視化展現(xiàn)，例如下圖的普氏分析，用在組學(xué)關(guān)聯(lián)中就可以展現(xiàn)不同組學(xué)結(jié)果間的直接聯(lián)系（如微生物群落與代謝組之間的關(guān)系等）

再比如，篩選出關(guān)鍵的代謝產(chǎn)物和微生物物種，用散點(diǎn)圖展現(xiàn)樣本中兩者的相關(guān)性等。如下面的案例中就展現(xiàn)了相應(yīng)的代謝產(chǎn)物對一些微生物物種的促生影響，進(jìn)而可以挖掘樣本健康狀況的影響因素等。??

多組學(xué)整合分析的內(nèi)容可以可謂是五花八門，不同的分析內(nèi)容各有特色與側(cè)重，大家可以根據(jù)自己開展的多組學(xué)研究和想要表達(dá)的內(nèi)容選擇合適的分析項(xiàng)目，更好的展現(xiàn)多組學(xué)研究的成果！

參考文獻(xiàn)：

1.Gut microbiome structure andmetabolic activity in inflammatory bowel diseae. Nature Microbiology, 2018.

2.Gut microbiome and serummetabolome alterations in obesity and after weight-loss intervention.NatureMedicine, 2017.

3.Dysbiosis of Gut MicrobiotaAssociated with Clinical Parameters in Polycystic Ovary Syndrome.frontiers inMicrobiology, 2017.

4.Impact of dietary resistantstarch on the human gut microbiome, metaproteome,and metabolome. mBio, 2019.