GO和KEGG功能富集分析的起源、定義到實(shí)例操作

說(shuō)起功能富集分析，科研人大多都用過(guò)，但真要精準(zhǔn)說(shuō)清它的定義，能立刻答上來(lái)的可不多 —— 組會(huì)時(shí)，你是不是也常被導(dǎo)師這樣突然 “靈魂拷問(wèn)” 呀～

02 何為 GO 和 KEGG？

為了規(guī)范基因功能分類(lèi)、解決 “基因功能如何標(biāo)準(zhǔn)化描述” 的問(wèn)題，科學(xué)家們構(gòu)建了多個(gè)權(quán)威基因功能注釋數(shù)據(jù)庫(kù) —— 其中，Gene Ontology（基因本體論，簡(jiǎn)稱(chēng) GO）和 Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（京都基因與基因組百科全書(shū)，簡(jiǎn)稱(chēng) KEGG）是科研中最常用的兩大工具。

 

先說(shuō)說(shuō)GO 數(shù)據(jù)庫(kù)：它是由基因本體論聯(lián)合會(huì)打造的 “基因功能通用詞典”，核心作用是為不同物種的基因 / 蛋白提供統(tǒng)一、可更新的功能描述標(biāo)準(zhǔn)。GO 的注釋體系分為三大類(lèi)，能從不同維度完整定義基因功能：

• 分子功能（MF）：基因 / 蛋白的具體分子活性（如酶活性、結(jié)合活性）；
• 生物學(xué)過(guò)程（BP）：基因參與的一系列連續(xù)生物學(xué)事件（如細(xì)胞增殖、炎癥反應(yīng)）；
• 細(xì)胞組分（CC）：基因 / 蛋白在細(xì)胞內(nèi)的定位（如細(xì)胞膜、細(xì)胞核、核糖體）。

            

再看KEGG 數(shù)據(jù)庫(kù)：很多人會(huì)誤以為它只是個(gè) “通路數(shù)據(jù)庫(kù)”，其實(shí)這只是它的 “核心技能” 之一！KEGG 是一個(gè)整合了基因組、化學(xué)物質(zhì)、生物系統(tǒng)功能的綜合性數(shù)據(jù)庫(kù)，包含 4 個(gè)大類(lèi)、17 個(gè)子數(shù)據(jù)庫(kù)。其中，KEGG Pathway 子數(shù)據(jù)庫(kù)因?qū)ｉT(mén)收錄不同物種的基因通路信息（也是科研中最常用的模塊），才讓 “KEGG = 通路分析” 的印象深入人心。

下面我們結(jié)合具體實(shí)例，帶大家看看 GO 三大分類(lèi)和 KEGG Pathway 在數(shù)據(jù)庫(kù)中的原始呈現(xiàn)形式：
 

             

03 如何做功能富集分析？

功能富集分析的算法和工具種類(lèi)繁多，涵蓋在線工具、本地軟件等不同類(lèi)型。如果想深入探索各類(lèi)工具的使用方法，以下整理了常用工具列表，供大家參考學(xué)習(xí)：

      

在眾多功能富集分析工具中，DAVID 無(wú)疑是最常用且權(quán)威的核心選擇！官網(wǎng)地址為：https://david.ncifcrf.gov/。
 

之所以說(shuō) DAVID 權(quán)威性拉滿，數(shù)據(jù)就是最好的證明：僅工具本身就已發(fā)表 10 篇 SCI 論文，其中 5 分以上高影響力文章達(dá) 7 篇，累計(jì)影響因子近 85 分；而科研界利用 DAVID 完成分析并發(fā)表的相關(guān)研究成果，更是不計(jì)其數(shù)，是經(jīng)得起學(xué)術(shù)檢驗(yàn)的 “老牌靠譜工具”～
 

樂(lè)備實(shí)是國(guó)內(nèi)專(zhuān)注于提供高質(zhì)量蛋白檢測(cè)以及組學(xué)分析服務(wù)的實(shí)驗(yàn)服務(wù)專(zhuān)家，自2018年成立以來(lái)，樂(lè)備實(shí)不斷尋求突破，公司的服務(wù)技術(shù)平臺(tái)已擴(kuò)展到單細(xì)胞測(cè)序、空間多組學(xué)、流式檢測(cè)、超敏電化學(xué)發(fā)光、Luminex多因子檢測(cè)、抗體芯片、PCR Array、ELISA、Elispot、PLA蛋白互作、多色免疫組化、DSP空間多組學(xué)等30多個(gè)，建立起了一套涵蓋基因、蛋白、細(xì)胞以及組織水平實(shí)驗(yàn)的完整檢測(cè)體系。