多组学联合分析简介

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近年来随着新技术的不断涌现,加快了多组学研究向定量化,高通量的发展,特别是在单细胞层次研究基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学,已成为人们发现生命化学物质基础和深入了解其分子机制的新方向。
通过对多组学数据的整合分析,有利于系统性地研究临床发病机理、确认疾病靶点,发现生物标志物与进行疾病早期诊断,从而对个体化治疗和用药指导发挥重要作用。
核酸组学:从底层原因层面探究和解决生物学问题。
蛋白组学:从表层原因层面探究和解决生物学问题。
代谢组学:从分子性状及结果层面探究和解决生物学问。
多层组学整合:组学发展的新趋势,结果更可靠、数据更丰富。

 

一、组学研究整体框架:

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二、实验流程:

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三、案例分析:
3.1案例一:蛋白质组+转录组
参考文献:Cabezas-Wallscheid N ,Klimmeck D, et al. Identification of Regulatory Networks in HSCs and Their Immediate Progeny via Integrated Proteome, Transcriptome, and DNA Methylome Analysis[J]. Cell Stem Cell , 2014 , 15 (4) :507-22
文章内容:文章针对造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSCs)及四种多能祖细胞群(multipotent progenitor,MPP)的定量蛋白质组、转录组及甲基化分析数据进行了整合分析。从鉴定到的27000余条转录本,6000余个蛋白和15000余段差异甲基化区域(differentially methylated regions,DMRs)中,分析出与早期分化相关的协同作用的分子变化。文章数据揭示出493种转录因子的转录本与628条lncRNA的差异表达图谱,并找出了HSCs中重点的特异表达群。同时还发现了在HSCs分化过程中的起关键作用的转录本亚型动态调控模式,以及与MPP2细胞多能性相关的细胞周期/DNA修复特征。文章在造血层级系统的顶层提供了一个综合的全基因组的分析资料,便于探讨涉及分子、细胞、表观遗传的机制调控。

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图1. 转录组及蛋白质组差异表达分析

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图2. 基因表达特征谱及转录本亚型调控

 

3.2案例二:转录组+蛋白质组+代谢组
参考文献: Quirós PM , Prado MA, et al. Multi-omics analysis identifies ATF4 as a key regulator of the mitochondrial stress response in mammals[J]. Journal of Cell Biology , 2017 , 216 (7) :2027
文章内容:通过分析四种线粒体应激处理后细胞转录组、蛋白质组和代谢组的变化,发现ATF4基因是线粒体应激调控的关键基因。

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图1:低通量手段检测四种处理引起的线粒体功能变化

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图2. 基因表达特征谱及转录本亚型调控

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图3:代谢组差异分析及通路示意图

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图4:下调蛋白的韦恩图与KEGG通路富集图

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  • 本文由 hjg 发表于 2024年12月24日 21:01:31
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