应用生物信息学：人类复杂疾病与计算系统生物学_实习课程.ppt

人类复杂疾病与计算系统生物学人类复杂疾病与计算系统生物学 --课程实习课程实习2实习课程主要内容实习课程主要内容Ø利用OMIM查询复杂疾病相关信息；    http://www.omim.org/ Ø了解网络分析工具Cytoscape；    http://www.cytoscape.org/ （一）（一）疾病基因信息疾病基因信息数据库数据库3OMIM（Online Mendelian Inheritance in Man）关于人类基因和表现型的知识库内容源于Victor A. McKusick博士于1966年编写发行发表的《Mendelian Inheritance in Man》一书基因的系统综述在数据库的编号以“*”开始表现型系统综述的编号以“#”开始基因和表现型综合描述的编号以“+”开始未知分子机制的表现型或者位点描述的编号以“%”开始Amberger, JS., et al., OMIM.org: Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM®), an online catalog of human genes and genetic disorders. Nucleic Acids Res, 2015 Jan; 43(Database issue): D789-98..OMIM4MIMMIM编号范围编号范围遗传方式遗传方式100000-199999100000-199999常染色体显性遗传或表型（于常染色体显性遗传或表型（于19941994年年5 5月月1515号创建）号创建）200000-299999200000-299999常染色体隐性遗传或表型（于常染色体隐性遗传或表型（于19941994年年5 5月月1515号创建）号创建）300000-399999300000-399999X X连锁位点或表型连锁位点或表型400000-499999400000-499999Y Y连锁位点或表型连锁位点或表型500000-599999500000-599999线粒体位点或表型线粒体位点或表型600000-600000-染色体位点或表型（于染色体位点或表型（于19941994年年5 5月月1515号创建）号创建）OMIM编号代表的遗传方式疾病基因信息搜集疾病基因信息搜集（二）（二）51、查询阿尔兹海默症相关的基因输入疾病名称输入疾病名称呼吁呼吁donation疾病基因信息搜集疾病基因信息搜集（三）（三）62、OMIM数据库中关于阿尔兹海默症的记录（以“#”开始的表现型记录）疾病相关基因列表疾病相关基因列表涵盖临床特点、生化特点、病理、遗传、诊断、分子遗传学、人口遗传学、动物模型等角度提供了疾病的标准分类编码ICD（International Classification of Diseases）和SNOMED CT（Systematized Nomenclature of Medicine – Clinical Terms）疾病名称的临床编码疾病名称的临床编码内容导航内容导航疾病基因信息搜集疾病基因信息搜集（四）（四）73、OMIM数据库中关于阿尔兹海默症基因APP的记录关关联联至至外外部部基基因因数数据库据库基因相关表现型基因相关表现型内容导航内容导航涵盖克隆、基因结构、基因功能、发病机理、分子遗传学、动物模型等角度与核酸、基因变异、蛋白质、生物分子网络、生物医学文献、临床等50多个数据库建立了关联链接OMIM84、 链接到人类APP基因信息页面（NCBI， Gene ID：351）包括名字、所属物种、基因功能描述等内容基因基本信息基因基本信息OMIM95、 通过与RefSeq数据库的链接，提供了基因转录过程中mRNA的序列信息、蛋白质产物的氨基酸序列信息RefSeq的的mRNA RefSeq蛋白质蛋白质10OMIM6.链接到阿尔兹海默症相关人类蛋白质Amyloid beta A4 protein（UniProtKB AC：P05067）蛋白质信息状态蛋白质信息状态功能描述功能描述c不不同同格格式式蛋蛋白白质数据质数据的展现的展现（二）复杂疾病相关网络（二）复杂疾病相关网络11Disease-Gene networkDisease-microRNA networkGene regulatory network12Cytoscape网络可视化展示分析网络可视化展示分析 http://www.cytoscape.org/ What is Cytoscape?Cytoscape is an open source software platform for visualizing molecular interaction networks and biological pathways and integrating these networks with annotations, gene expression profiles and other state data. Although Cytoscape was originally designed for biological research, now it is a general platform for complex network analysis and visualization.   Cytoscape core distribution provides a basic set of features for data integration, analysis, and visualization.   Additional features are available as Apps (formerly called Plugins).   Apps are available for network and molecular profiling analyses, new layouts, additional file format support, scripting, and connection with databases.   They may be developed by anyone using the Cytoscape open API based on Java™ technology and App community development is encouraged. Most of the Apps are freely available from Cytoscape App Store. 13软件下载量统计软件下载量统计基本安装基本安装14点击下载会自动安装新版本JAVAhttp://www.cytoscape.org/15Cytoscape 可以使用在分子生物学和系统生物学、基因组和蛋白质组等研究当中: pLoad molecular and genetic interaction data sets in many standards formats. pProject and integrate global datasets and functional annotations. pEstablish powerful visual mappings across these data. pPerform advanced analysis and modeling using Cytoscape Apps.pVisualize and analyze human-curated pathway datasets. 主要功能主要功能16pExperimental Techniques：High Throughput/Low ThroughputpComputational TechniquespPublic RepositoriesPathways•Metabolic•Signaling•Regulatory•Others: Transit maps生物学网络组成生物学网络组成网络可视化简单举例网络可视化简单举例17Ø测试数据导入（默认第一行是列名）ØlayoutØ节点，边的形状、颜色、大小等形式的调整Ø网络图形调整、分析，图形的导出实验数据取自OMIM中几种常见复杂疾病与相关基因，输入数据如下：disease-gene.txtnode.txtnode.size数据导入数据导入18点击File,选择Import，选择Network，选择不同输入数据格式（这里选择File，导入测试数据中的disease-gene.txt）选择每一列数据的属性（测试数据中前两列是节点，第三列是它们之间的相互作用关系的度量）,最后点击OK19输入数据后出现这样的界面，此时网络图是以网格形式排布的，可进行调整。

网络图属性调整网络图属性调整:layout点击，可以用layout进行图形的调整后续可以添加网络或者数据20网络图属性调整网络图属性调整:style点击style，出现不同可以调整的内容，比如节点大小、颜色、形状，边的大小等；也可以选择默认的参数格式；选择需要编辑的类别属性进行处理21高级选项最后点击OK可根据数据格式不同，分隔符不同，选择对应的方式网络图属性调整网络图属性调整:style-Node对节点、边等可以进行批量处理比如，点击File,选择Import，选择Table，选择不同输入数据格式（这里选择File，导入测试数据中的node.txt），结果见下一页22点击小三角，展开节点形状的设置•映射的列映射的列•映射类型映射类型•对应的形状，点击空白处，选择形状对应的形状，点击空白处，选择形状网络图属性调整：网络图属性调整：Discrete Mapping对于每一个网络元素属性，可以进行自定义修改；多出一个节点属性23网络图属性调整：网络图属性调整：Passthrouth Mapping点击File,选择Import，选择Table，选择File，node-size.txt，导入节点大小的数据文件24网络图属性调整：网络图属性调整：Passthrouth Mapping自定义节点大小，需要锁定节点边框大小等参数25File-Export as Image将网络图片导出网络图导出及保存网络图导出及保存26其它一些网络分析功能其它一些网络分析功能p网络指标统计p加载组学数据到网络中进行分析p功能富集p网络节点/边的筛选p通路富集分析p开源共享，APPp…27实验实验p从公共数据资源中下载UniProt的蛋白质互作数据进行可视化展示28Thanks！！。