准备工作

## ----echo=FALSE, results='hide'
library(DOSE)
library(GO.db)
library(org.Hs.eg.db)
library(GSEABase)
library(clusterProfiler)

这里进行包的导入

基因ID类型的转换

bitr转换

x <- c("GPX3",  "GLRX",   "LBP",   "CRYAB", "DEFB1", "HCLS1",   "SOD2",   "HSPA2",
       "ORM1",  "IGFBP1", "PTHLH", "GPC3",  "IGFBP3","TOB1",    "MITF",   "NDRG1",
       "NR1H4", "FGFR3",  "PVR",   "IL6",   "PTPRM", "ERBB2",   "NID2",   "LAMB1",
       "COMP",  "PLS3",   "MCAM",  "SPP1",  "LAMC1", "COL4A2",  "COL4A1", "MYOC",
       "ANXA4", "TFPI2",  "CST6",  "SLPI",  "TIMP2", "CPM",     "GGT1",   "NNMT",
       "MAL",   "EEF1A2", "HGD",   "TCN2",  "CDA",   "PCCA",    "CRYM",   "PDXK",
       "STC1",  "WARS",  "HMOX1", "FXYD2", "RBP4",   "SLC6A12", "KDELR3", "ITM2B")
keytypes(org.Hs.eg.db)
eg = bitr(x, fromType="SYMBOL", toType="ENTREZID", OrgDb="org.Hs.eg.db")
ids <- bitr(x, fromType="SYMBOL", toType=c("UNIPROT", "ENSEMBL"), OrgDb="org.Hs.eg.db")

参数：

x：基因ID向量
fromType：目前基因ID类型
toType：目的转换ID类型，可通过向量模式表示多ID类型
OrgDb：使用的注释数据包，通过keytypes()函数查看支持的类型

各类型ID组成的数据框

注：

对于groupGO, enrichGO和gseGO函数，可以通过keyType参数指定类型，从而省去类型转换的过程（后续）。

bitr_kegg转换

data(gcSample)
hg <- gcSample[[1]]
search_kegg_organism(“human”,by="common_name")
eg2np <- bitr_kegg(hg, fromType='kegg', toType='ncbi-proteinid', organism='hsa')

参数：

hg：基因的ID向量
fromType：目前基因ID类型
toType：目标基因ID类型
organism：支持的物种类型

各类型ID组成的数据框

注：

两个Type参数取值必须为以下四种：
kegg：KEGG库中的ID
ncbi-geneid：NCBI中对因的基因ID
ncbi-proteinid：NCBI中对应的蛋白ID
uniprot：？
organism参数可以通过search_kegg_organism()函数获取取值，常用的“hsa”为人类

GO分析

GO分类

data(geneList, package="DOSE")
gene <- names(geneList)[abs(geneList) > 2]
gene.df <- bitr(gene, fromType = "ENTREZID",
        toType = c("ENSEMBL", "SYMBOL"),
        OrgDb = org.Hs.eg.db)
ggo <- groupGO(gene     = gene,
               OrgDb    = org.Hs.eg.db,
               ont      = "CC",
               level    = 3,
               readable = TRUE)

参数：

gene：基因ID组成的向量
OrgDb：注释数据库
ont：GO描述功能的方式
lebel：GO术语的水平
readable：T时，以symbols形式输出

数据框
count：基因数目
GeneRatio：基因的比例

GO过表达测试

ego <- enrichGO(gene          = gene,
                universe      = names(geneList),
                OrgDb         = org.Hs.eg.db,
                ont           = "CC",
                pAdjustMethod = "BH",
                pvalueCutoff  = 0.01,
                qvalueCutoff  = 0.05,
                readable      = TRUE)

参数：

gene：基因向量
universe：背景基因，默认为GO数据库，给定后也是和GO取交集
OrgDb：数据库
ont：GO属于方面
pAdjustMethod：p值矫正反法
pcalueCutoff：p值阈值
qvalueCutoff：q值阈值
readable：是否使用smybols形式输出

数据框
GeneRatio：样本基因中对因功能基因占样本基因总体的比例（总体是与对应库取交集的结果数目）
BgRatio：数据库中对因功能基因占数据库基因总体的比例（总体是与对应库取交集的结果数目）
count：基因数目

注：

dropGO()，simplify()丢掉想去掉的GO
gofilter()将GO分析限制在具体的level
可以添加keyType参数，不建议使用，有的类型会有重复

GO基因集富集分析

ego3 <- gseGO(geneList     = geneList,
              OrgDb        = org.Hs.eg.db,
              ont          = "CC",
              nPerm        = 1000,
              minGSSize    = 100,
              maxGSSize    = 500,
              pvalueCutoff = 0.05,
              verbose      = FALSE)

参数：

geneList：进行富集的基因列表
OrgDb：注释数据库
ont：GO术语方面
nPerm：置换的数目
minGSSize：用于测试的功能集最小容量
maxGSSize：用于测试的功能集最大容量
pvalueCutoff：p值阈值
verbose：是否打印信息

数据框
setSize：基因集的基因数目
enrichmentScore：ES分数
NES：标准化后的ES分数
rank：？
leading_edge：前沿集
core_enrichment：富集的主要基因

KEGG分析

KEGG过表达分析

kk <- enrichKEGG(gene         = gene,
                 organism     = 'hsa',
                 pvalueCutoff = 0.05)

KEGG基因集富集分析

kk2 <- gseKEGG(geneList     = geneList,
               organism     = 'hsa',
               nPerm        = 1000,
               minGSSize    = 120,
               pvalueCutoff = 0.05,
               verbose      = FALSE)

KEGG模块过表达测试

mkk <- enrichMKEGG(gene = gene,
                   organism = 'hsa')

KEGG模块基因集富集分析

mkk2 <- gseMKEGG(geneList = geneList,
                mkk2 <- gseMKEGG(geneList = mydata,
                 organism = 'hsa')

疾病分析

可视化

就是各种函数

barplot(ggo, drop=TRUE, showCategory=12)
dotplot(ego)
emapplot(ego)
cnetplot(ego, categorySize="pvalue", foldChange=geneList)
goplot(ego)
gseaplot(kk2, geneSetID = "hsa04145")
browseKEGG(kk, 'hsa04110')
library("pathview")
hsa04110 <- pathview(gene.data  = geneList,
                     pathway.id = "hsa04110",
                     species    = "hsa",
                     limit      = list(gene=max(abs(geneList)), cpd=1))

多基因集功能对比

ck <- compareCluster(geneCluster = gcSample, fun = "enrichKEGG")

参数：

geneCluster：带有命名的列表
fun：方法取值可以是groupGO，enrichGO，enrichKEGG，enrichDO或者enrichPathway

分类交叉（公式接口）

mydf <- data.frame(Entrez=names(geneList), FC=geneList)
mydf <- mydf[abs(mydf$FC) > 1,]
mydf$group <- "upregulated"
mydf$group[mydf$FC < 0] <- "downregulated"
mydf$othergroup <- "A"
mydf$othergroup[abs(mydf$FC) > 2] <- "B"

formula_res <- compareCluster(Entrez~group+othergroup, data=mydf, fun="enrichKEGG")

参数：

：通过公式指定分类组合方法
data：进行分析的数据
fun：采取的分析方法

功能对比的可视化

dotplot(ck)
dotplot(formula_res)

参数：

showCategory：每个基因集绘制其多少功能类
by：点大小的含义，可以设置为geneRatio，count，rowPercentage

注：

点的颜色代表p值，越红证明越富集

参考资料：Guangchuang Yu.2018."Statistical analysis and visualization of functional profiles for genes and gene clusters".http://www.bioconductor.org/packages/release/bioc/vignettes/clusterProfiler/inst/doc/clusterProfiler.html#go-analysis

Bioconductor:clusterProfiler