基于WGCNA的GTEx组织网络的研究

论文摘要

GTEx项目即基因型-组织表达项目,该项目为科学界建立资源数据库和相关组织库,以研究人类组织中遗传变异和基因表达之间的关系。该项目的存在使研究者更多的能关注组织上基因的特殊性和共有性,发掘组织上基因与研究者研究重点的关系,因此为研究和分析人体组织提供了便利。加权基因共表达网络分析方法是在生物学数据研究中最被大家使用和接受的网络研究方法。常被用来探索某种疾病和基因的关系,从而进行致病基因的判断,药物的研究等。然而,现有的大多数研究仅关注一种共表达网络或在两种条件下比较两种基因共表达网络（例如,疾病与正常或人与小鼠的比较）。系统性地对人体组织的共表达网络和模块进行比较或多或少被忽略。比较组织特异性共表达网络对于评估组织异质性至关重要,这对组织特异性疾病研究和药物设计至关重要。因此,本课题通过使用GTEx项目提供的52种人体组织数据,使用WGCNA方法建立各个组织的基因共表达网络。之后利用假设检验方法对组织间相关性进行研究,并发现最相似组织。之后利用GO分析对组织网络的功能进行分析,并发现组织间共有功能,同时分析免疫及炎症相关功能的富集情况。实验结果显示52个组织之间都具有相关性。然而,组织之间的相似性水平是不同的,物理位置邻近的组织在它们的共表达网络中似乎更相似。例如,两个位置相邻的组织输卵管和膀胱在所有组织对中假设检验值最接近于0。同时,基本所有组织都具有免疫功能。但是在有些组织中存在免疫高度富集的模块,如肝脏,肾皮质,肺,子宫,脂肪皮下,脂肪内脏网膜等。本文系统地对人体组织的基因共表达网络进行研究和分析,相信该研究会对日后关于组织方面更深层的研究提供基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 课题的背景和意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 生物信息学研究现状
•     1.2.2 网络构建方法研究现状
•     1.2.3 GTEx项目研究现状
•   1.3 本文的研究内容和组织结构
• 第2章 相关理论的基本介绍
•   2.1 基因、模块、网络的概念及关系
•   2.2 加权基因共表达网络分析方法
•     2.2.1 加权基因共表网络方法构建前提
•     2.2.2 加权基因共表网络方法构建步骤和使用
•   2.3 假设检验
•   2.4 最大团分析
•   2.5 基因功能分析
•   2.6 生物通路分析
•   2.7 本章小结
• 第3章 组织网络的相关性研究
•   3.1 数据集描述
•   3.2 问题描述
•   3.3 方法介绍
•     3.3.1 数据预处理
•     3.3.2 加权基因共表达网络构建方法
•     3.3.3 假设检验相关性分析
•   3.4 实验结果及分析
•     3.4.1 数据预处理
•     3.4.2 组织网络的构建和模块的生成
•     3.4.3 组织相关性研究
•     3.4.4 最相似组织发现
•     3.4.5 模块相关性研究
•   3.5 改进方向
•     3.5.1 筛选特征基因构建模块
•     3.5.2 基于最短路径方法聚类生成模块
•   3.6 本章小结
• 第4章 组织网络的功能研究
•   4.1 问题描述
•   4.2 方法介绍
•   4.3 实验结果及分析
•     4.3.1 组织功能分析
•     4.3.2 组织共有功能发现
•     4.3.3 组织免疫功能富集情况分析
•     4.3.4 模块功能分析
•     4.3.5 模块内关键基因功能分析
•     4.3.6 拓扑属性的分析
•     4.3.7 最大团内模块功能分析
•     4.3.8 最大团内免疫富集情况分析
•   4.4 本章小结
• 总结和展望
• 参考文献
• 附录A 发表论文和参加科研情况说明
• 附录B 最大团中模块描述
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 田迎香

导师: 廖波

关键词: 组织,假设检验,分析

来源: 湖南大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 湖南大学

分类号: Q811.4

DOI: 10.27135/d.cnki.ghudu.2019.003857

总页数: 69

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